Технические науки в россии и за рубежом 02



Скачать книгу бесплатно!

0  

...подождите пожалуйста, добавляется отзыв...


--------------- page: ; remove-txt -----------

--------------- page: 1 -----------
ШЬШШЛ V
ученый
Международная заочная научная конференция
«Технические науки:

проблемы и перспективы»
Санкт-Петербург
--------------- page: 2 -----------
УДК 62(01)

ББК 30

Т38
Редакционная коллегия сборника:
Г.Д. Ахметова, М.Н. Ахметова, О.А. Воложанина, С.Н. Драчева,

Ю.В. Иванова, М.Г. Комогорцев, К.С. Лактионов
Ответственный редактор: О.А. Шульга
Технические науки: проблемы и перспективы: материалы междунар. заоч. науч. конф.

Т38 (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.) / Под общ. ред. Г.Д. Ахметовой. — СПб.: Реноме, 2011. —

214 с., ил.
18ВЫ 978-5-91918-077-7
В сборнике представлены материалы международной заочной научной конференции «Технические

науки: проблемы и перспективы». Рассматриваются вопросы информатики и кибернетики, электроники, радиотехники, связи, автоматики и вычислительной техники, электротехники, энергетики, металлургии, машиностроения и строительства.
Предназначен для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов технических специальностей, а также для широкого круга читателей.
УДК 62(01)

ББК 30
I8ВN 978-5-91918-077-7
© Коллектив авторов, 2011
--------------- page: 3 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
СОДЕРЖАНИЕ
Абдулаева У.А. Проектирование высокочастотных широкополосных дискретных фазовращателей
Артюхов Ю.В. Некоторые технологии шифрования, применяемые в сотовых сетях третьего

и четвёртого поколения
Атопшев Ю.С., Ушкар М.Н. Методика проектирования помехоустойчивых высокоскоростных

монтажных плат
Макатова В.Е., Ахметов С.М., Тулеуова р.о. Обоснование методики учета температуры
при исследованиях и расчетах напряженно-деформированного состояния стержневых элементов
проектируемых машин
Баженова С.и. Получение высококачественного бетона с использование модификаторов структуры

на основе отходов промышленности
Гайсин В.Ф., ровенская В.р. Система планирования распределения финансовых ресурсов в условиях

оперативной обработки данных
Гарькин и.н. Анализ причин обрушений промышленных зданий
Гогулина Л.С. Моделирование производственных процессов предприятий машиностроительного

комплекса с помощью конечных автоматов
Григорьев Я.Ю., Григорьева А.Л. Оптимизация выполнения строительно-монтажных работ при

неблагоприятных климатических условиях
Гультяева Т.А., Попов А.А. Классификация последовательностей, порожденных близкими скрытыми

марковскими моделями, при наличии шума
данатаров А. Аэрационный дренаж в условиях Туркменистана
данатаров А. Рыхлительные агрегаты нового поколения в условиях аридной зоны
данатаров А. Эффективность нарезчика аэрационного дренажа на тяжелых почвах аридной зоны ... .43
дачева А.В. Особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием для резания

труднообрабатываемых материалов
демурин В.Б. Использование интеллектуальных систем для управления гостиничными комплексами . .48
жирнова Л.В., Мошкин В.В. Анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления .. 52
^ра А1ехеу ТНе Неа1 ритр
Иванов М.Л. Анализ и моделирование механического поведения кирпичной кладки,
как упруго-хрупкой системы
Клеветов д.В. Разработка технологии автоматизации процесса монтажа печатных плат

с применением механизмов с параллельной кинематикой
--------------- page: 4 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Краевский Я.П. Существующий опыт в разработке моделей деятельности образовательных

учреждений
Кузнецов Б.В. Повышение эффективности аэрокосмических тренажеров для подготовки
космонавтов к действиям в чрезвычайных ситуациях
Курочкин Л.М. Открытая реляционная модель данных технологических возможностей

промышленных предприятий
Кутуков Д.С. Применение методов кластеризации для обработки новостного потока
Лагерев И.А. Увеличение грузоподъемности крана-манипулятора машины для сварки

трубопроводов «АСТ-4-А»
Латыпова В.А. Развитие электронного образования в России: тенденции и перспективы
Бирюкова н.М., Липай М.С., Соколов В.Г. Исследование сплавов на основе никеля, применяемых

в электронном приборостроении
Мадорская Ю.М. Повышение точности и сокращение времени планирования в процессах

управления проектами по разработке программного обеспечения
Макарова о.С. Моделирование непреднамеренного распространения информации пользователем... .99
Меркурьев Ю.М. Моделирование функционирования систем регенерации воздуха для расчета

их надежности
Милосердов Е.Е. Необходимые решения для продления срока службы роторных экскаваторов
Минько р.н. Увеличение эффективности эксплуатации транспортных средств за счёт применения

механизации производственного процесса
Митягина М.о. Сверлящие перфораторы с электрогидравлической системой и логическим

управлением
Мусаев А.А. Разработка математической модели рабочего процесса двухкамерного устройства
для газовой листовой штамповки
нагаев А.А. Влияние электроискровой подгонки на распределение электрических полей

в пленочном резисторе
нигмедзянова Е.С. ^Р^-моделирование потоков регионального промышленного кластера
никитин М.С., рябов А.В. Исследование возможности расширения марочного сортамента

легкообрабатываемых сталей
одинцов М.В. Анализ процесса литья алюминия в кристаллизаторе с подвижным дном
Пантелеева Л.р. Интенсификация теплообмена в пружинно-винтовых каналах
орлов А.А., Провоторов А.В., Астафьев А.В. Разработка методики автоматической идентификации

промышленных изделий на основе анализа методов маркировки
иванов В.В., Пряжникова А.А. Перспективы применения режущих инструментов с СМП
российского производства
райкова о.А. Нестрогое сопоставление записей реляционных баз данных с использованием

редакционного расстояния между кортежами и ключевого набора атрибутов
раскатов Е.Ю. Теоретическое и экспериментальное исследование нагрузок главной линии

пильгерстана
Месропян А.В., рафикова Э.и. Автоматический комплекс конвейерного типа
рожков М.М., Актуальность 2^ алгоритмов в определенных задачах автоматического
распознавания человека
розметов К.С. Подготовка семян хлопчатника и технология сева
розметов К.С. Эффективность предпосевной обработки семян хлопчатника
Симоненко д.н. Компонентно-безъядерная архитектура операционной системы
Симоненко д.н. Современные подходы к повышению отказоустойчивости операционных систем ... .153
--------------- page: 5 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Симоненко д.н. Доменный подход к повышению отказоустойчивости систем выполнения
Симоненко д.н. Повышение отказоустойчивости операционных систем
Идиятуллин Р.Г., Смердова Т.Е., Вдовин А.М., Попов А.В. Методика оценки надежности изоляции

секций катушек синхронных машин
Иванов В.А., Сотникова Н.В. План обеспечения электромагнитной совместимости
при проектировании радиоэлектронного средства
Иванов В.А., Сотникова Н.В. Полунатурное моделирование радиоэлектронных систем
Анисимов А.В., Сурменок П.А. Автоматизация процесса проектирования космических аппаратов

с использованием численных методов
Еркимбаев А.О., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А., Трахтенгерц М.С. Построение базы данных по свойствам

наноуглеродных структур и материалов
Требухин А.Г. Принципы проектирования систем автоматизации повышенной отказоустойчивости

и надежности
Узаков Г.Н. Энергосбережения при утилизации теплоты вентиляционных выбросов

в рекуперативном теплообменнике
Ушаков А.С. Методы сейсмоизоляции фундаментов сооружений
Фролова С.В., Никонорова Л.И., Бобрович Л.В., Аникьева Э.Н., Прикладное использование

технических наук в сельскохозяйственных исследованиях
Чекотило Е.Ю. Итерационная процедура высокоточного совмещения аффинно-преобразованных

изображений
Шарапова О.Ю. Создание численной модели индукционно нагревательной установки периодического

действия в среде наукоемкого расчетного программного комплекса Р^^X
Шифрис Г.В. Использование предварительного масштабирования для повышения качества

видеопотока
Поезжаева Е.В., Юшков В.С. Управление движением змеевидного микроробота
Юшков Б.С., Бургонутдинов А.М., Юшков В.С. Исследование долговечности дорожной

горизонтальной разметки в климатических условиях Урала
Алексеев В.А. Перспективы крупнопористых бетонов в жилищном и гражданском строительстве
--------------- page: 6 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Проектирование высокочастотных широкополосных дискретных фазовращателей
Абдулаева У А., кандидат технических наук, ст. преподаватель

Дагестанский государственный технический университет
Широкополосные многодискретные фазовращатели

(МДФ) нашли широкое применение в контрольнопроверочной аппаратуре для проверки бортового и наземного оборудования различных систем, в фазированных

антенных решетках, измерительных приборах и т.д.
Фазовращатели СВЧ наиболее употребительны в

фазированных антенных решетках систем сверхбыстрой обработки информации, измерительной аппаратуре

широкого назначения. По характеру изменения фазы различают плавные и дискретные фазовращатели. Они могут

быть как проходными (четырехполюсники), так и отражательными (двухполюсники — отражательные секции) известные отражательные и проходные фазовращатели, реализованные в виде плоскостной конструкции (на базе

несимметрично-полосковых линий), не обеспечивают

высокой точности требуемого фазового сдвига и низкого

уровня паразитной амплитудной модуляции в широкой

полосе частот. Для улучшения этих параметров необходимо ввести подстроечные элементы, что сужает полосу

рабочих частот [2].
Одним из основных параметров, характеризующих

МДФ, являются максимальный фазовый сдвиг и минимальный дискрет. На практике максимальный фазовый

сдвиг равен 360°, а дискрет вносимого фазового сдвига

около 1°.
Обеспечение этих параметров в широкой полосе частот

является проблемой [1,2].
Целью статьи является рассмотрение принципов построения широкополосных высокоточных многодискретных

фазовращателей.
В [1,2] рассмотрен один подход при построении МДФ:

формирование требуемых фазовых сдвигов непосредственно на несущей частоте. Недостатком этого подхода

является трудность обеспечения в широкой полосе (более

100%) фазовые сдвиги до 360° с дискретом около 1°.
Нами предлагается следующий подход построения

МДФ: формирование требуемых фазовых сдвигов на

одном низкочастотном сигнале с последующим преобразованием в рабочий диапазон частот.
При этом подходе частота сигнала, на котором осуществляется формирование фазовых сигналов, необходимо выбрать относительно низкой и удобной для реализации устройств, формирующих фазовые сдвиги. Это

позволит выполнить более просто предъявляемые к ним

требования по точностным характеристикам.
Предлагаем реализовать предложенный подход при

построении МДФ на базе однополосного модулятора

(ОМ) (рис. 1).
Основным требованием к ОМ является подавление

несущей частоты и одной из боковых гармоник до определенного значения, которая не будет влиять на фазовые

сдвиги оставшейся боковой гармоники.
Нами экспериментально проверен предложенный

подход построения МДФ на базе ОМ, построенного по

фазокомпенсационному способу. На рис. 2 приведена

структурная схема ОМ.
Принцип работы ОМ заключен в следующем: ВЧ

сигнал, поступивший на вход, разветвляется и симметрируется в синфазном делителе Д и амплитудоравные сигналы, проходя через фазовращатели ФВ1 и ФВ2, приобретают постоянный фазовый сдвиг, равный 90°. В

балансных модуляторах БМ1 и БМ2 высокочастотные

сигналы модулируются НЧ сигналом. Далее сигналы с

балансных модуляторов суммируются в сумматоре С,

причем компоненты несущей частоты практически отсутствуют (подавленный в БМ1 и БМ2), а составляющие

верхней боковой частоты, в силу приобретенных фазовых

соотношений на выход не попадают. В модуляторе формируются однополосный сигнал разностной частоты. Частота модулирующего сигнала составляет 5 кГц, полоса
Рис. 1. Структурная схема МДФ
--------------- page: 7 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Модулирующий
сигнал
Модулирующий
сигнал
Рис . 2. Структурная схема модулятора
Таблица 1
Фаза модулирующего

сигнала, град .
Фаза выходного ВЧ сигнала, град.
Частота ВЧ сигнала, МГц
=
к
1
100,005
200,005
300,005
400,005
1,40625
1,406
1,408
1,411
1,416
2,8125
2,813
2,816
2,817
2,89
5,625
5,630
5,632
5,634
5,639
11,25
11,23
11,3
11,34
11,39
25,5
22,6
22,9
22,95
23,00
45
45,4
45,46
45,6
45,7
90
90,1
90,5
90,9
90,60
180
180,2
180,2
180,6
180,75
360
360,2
360,8
360,9
360,25
частот ВЧ сигнала — 100—400 МГц. Фаза модулированного сигнала меняется с дискретом 1,40625° от 0° до 360°.
Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 1.
Однополосная модуляция позволяет подавить несущую и одну боковую гармонику до уровня 28 дБ. Экспериментальные исследования подтверждают возможность создания широкополосных дискретных

фазовращателей с фазовой ошибкой не более 1° на базе

описанного ОМ.
Необходимо отметить, что подавление несущей частоты и второй боковой гармоники разработанного об-
Литература
разца однополосного модулятора составили 29 дБ в полосе частот. Для создания высокоточных фазовращателей

на основе предложенного принципа, работающих более

двухоктавной полосе частот, возникает проблема обеспечения подавления гармоник не менее 29 дБ. Нами исследуются вопросы выявления необходимого уровня подавления гармоник для обеспечения необходимой ошибки

вносимого фазового сдвига. Результаты этих исследований опубликуем в последующих наших работах.
Рассмотренный принцип построения МДФ позволяет

реализовать фазовращатели с высокими точностными характеристиками в широких диапазонах частот.
1.
2.
М.: Радио и Связь, 1994.
--------------- page: 8 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Некоторые технологии шифрования, применяемые в сотовых сетях

третьего и четвёртого поколения
Артюхов Ю.В ., аспирант

Ставропольский государственный университет
Технология беспроводной связи в сотовых сетях и передачи данных по таким сетям (например, СРК8, Е^СЕ,

ШС^МА и Н8РА) остается оптимальным для обеспечения связи. Данная технология и сейчас продолжает

совершенствоваться, особенно это касается передачи

данных. Скорость скачивания информации может достигать 7,2 Мбит/с, и уже есть образцы оборудования, которое способно передавать информацию со скоростью в

14,4 Мбит/с.
Технологии широкополосного доступа по беспроводной

сети развиваются стремительными темпами [1, 2]. Если

задача сводится только к росту быстродействия, то завоевание новых высот происходит довольно просто — нужно

использовать новые методы кодирования данных. Однако

на практике высоких скоростей недостаточно. Требуются

более серьезные преобразования. Переход на стандарты

следующего поколения (4С) может ознаменовать собой

эволюцию в технологиях передачи информации. Один из

возможных вариантов для сетей будущего — технология

ЬТЕ.
Разработка сетей ЬТЕ (Ьопд-Т1те Еуо1иИоп) началась 2004 году. На начальном этапе разработки решались проблемы передачи сигналов на физическом уровне.

Для рассмотрения были отобраны два варианта: развитие существующего радио интерфейса ШСЬМА, применяемого в Н8РА, и создание нового стандарта на основе технологии ортогонального частотного разделения

каналов с мультиплексированием ОРЬМ. Был выбран

второй вариант, а стандарт получил название ^МТ8

ЬТЕ (буквально «долговременное развитие технологии

^МТ8»).
Начальные характеристики ЬТЕ были выработаны в

ходе разработки спецификации 3СРР Ке1еазе 7. На тот

момент нужно было увеличить среднюю скорость для нисходящего соединения (от базовой станции к абоненту) до

100 Мбит/с, т. е. в 3—4 раза превысить параметры спецификации Н8^РА Ке1еазе 6. Для восходящего соединения

(от абонента до базовой станции), где в качестве эталона

были характеристики НЗЬРА, предлагалось превысить

их в 2—3 раза, обеспечив скорость отправки данных до

50 Мбит/с.
С точки зрения эксплуатационных характеристик при

разработке ЬТЕ в приоритет ставилось выполнение следующих задач:

передаче данных;

личения быстродействия во время обмена данными и упрощение общей архитектуры работы системы;
Все нововведения должны были привести к созданию

абонентских терминалов с разумным потреблением мощности.
К декабрю 2008 г. новая версия спецификации 3СРР

(версия 8) была признана достигшей зрелости. Ее развитие было приостановлено, а выработанные параметры

закреплены как базовые для ЬТЕ. Такое решение стало

сигналом для промышленности начать выпуск первых

партий коммерческих продуктов. Выпущенная два года

назад спецификация ЬТЕ в целом сохраняет базовые

свойства и поныне. Однако процесс ее развития продолжается. В декабре 2009 г. была выпущена версия 9 спецификации 3СРР с рядом усовершенствований. В июне

2010 г. увидела свет уже новая, десятая редакция 3СРР,

в которой основное внимание уделено стандарту ЬТЕ

Айуапсей.
Немаловажным аспектом функционирования сотовых сетей является защита информации и шифрование

данных. В подобных системах в разное время использовались различные методы защиты. Примером алгоритмов

шифрования для сотовых сетей могут служить А3, А5, А8,

А5/3. Кратко проведем обзор каждого из них.
А3 — это алгоритм, применяемый в процессе аутентификации, в глобальном цифровом стандарте для мобильной сотовой связи. А3 используется как элемент

обеспечения конфиденциальности разговора в С8М. Основной задачей алгоритма является генерация отзыва

8РЕ8 на определенный случайный пароль КАN^, который телефон получает от центра коммутации М8С. Непосредственно А3 содержится в 81М-карте.
Формат данных обрабатываемых данным алгоритмом

А3, а также весь процесс аутентификации строго определены консорциумом 3СРР. А3 — это не стандартизированный алгоритм. Выбор принципа действия лежит на

операторе. Однако если оператор не хочет придумывать

свой алгоритм А3, он может воспользоваться стандартной

реализацией алгоритма. В настоящее время принят следующий формат входных и выходных данных КАN^, Щ,

8КЕ8 алгоритма А3: длина К — 128 бит длина КАN^ —

128 бит длина 8КЕ8 — 32 бита. Время работы алгоритма

ограничивается временем <500 миллисекунд [3].
А5 — это поточный алгоритм шифрования для обеспечения конфиденциальности передаваемых данных между

телефоном и базовой станцией оператора, которая использует европейскую систему мобильной цифровой

связи [4].
Шифр образуется в результате сложения по модулю

два шифруемой информации и псевдослучайной последовательности. В алгоритме шифрования А5 псевдослу-
--------------- page: 9 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
чайная последовательность реализуется на основе трех

линейных регистров сдвига с применением обратной

связи. Регистры имеют длины 19 бит, 22 бита и 23 бита.

За управление сдвигами отвечает специальная схема, которая организует на каждом шаге смещение регистров.

Последовательность формируется операцией ХОК над

выходными битами регистров.
А8 — алгоритм, предназначенный для генерации шифрующих ключей. Он используется для обеспечения конфиденциальной пересылки информации по радиоканалу

на ряду с А3 и А5. Сеансовый ключ Кс , сформированный

алгоритмом А8 предназначен для потокового шифрования

в канале связи между носимой радиостанцией (сотовым

телефоном) и базовой станцией после успешной аутентификации. Процесс формирования ключа Кс происходит в

81М-карте.
Кратко опишем процесс аутентификации. У каждого

подвижного абонента есть 81М-карта. В ней содержится:




Ключ аутентификации пользователя К является уникальными и однозначно связан с 1М81, сотовый оператор

по значению 1М81 вычисляет К и определяет ожидаемый

результат. 81М-карта защищена специальным РШ-кодом

(РШ — Регзопа1 ИепШсаШп №тЬег), который присваивается пользователю вместе с самой картой. Сеть генерирует случайный номер (КАN^) и пересылает его на мобильное устройство. В 81М-карте происходит вычисление

значения отклика (8КЕ8 — 8щпеё Кезропзе) и сеансового ключа, используя КАN^, К и алгоритмы А3, А8. Мобильное устройство вычисляет 8КЕ8 и посылает его в

сеть, которая сверяет его с тем, что вычислила сама. Если

оба значения совпадают, то аутентификация пройдена успешно и мобильное устройство получает от сети команду

войти в шифрованный режим работы. Из-за секретности

все вычисления происходят внутри 81М. Секретная информация (такая как К) не поступает вне 81М-карты.

Ключ Кс также не передаётся по радиоканалу. Подвижная

станция и сеть вычисляют их отдельно друг от друга.
Сотовые сети, несмотря на обслуживающего оператора, для обеспечения совместимости и возможности

предоставления дополнительных услуг, должны по возможности обладать унифицированными механизмами аутентификации и генерации ключа.
Рассмотрим шифр КА8^МI, рекомендованный для

обеспечения конфиденциальности переговоров в сетях

четвертого поколения.
КА8^МI создан группой 8АСЕ (8есип1у А1допШтз

Сгоир о! Ехрег!з), которая является подразделением Европейского Института по Стандартизации в области Телекоммуникаций ЕТ81. Данный шифр был создан на

основе существовавшего ранее алгоритма М18ТУ1, который путем доработки был оптимизирован для сотовых

сетей.
Алгоритм шифрования КА8^МI может использовать 64-битный размер блока и 128-битный ключ. Также

используется в 8-раундовая схеме Фейстеля. Каждый

раунд содержит 128-битный ключ, состоящий из восьми

16-битных подключей, образованных из исходного ключа

по фиксированной процедуре генерации подключей. [5]
В КА8^МI есть разложение на набор функций (РЬ,

РО, Р1), которые используются с соответствующими ключами (КЬ, КО, К1). Блок данных на входе разделяется на

две равные части
I = ^0^К0.
Для каждого 1 < ^ < 8 вычислим
я,=ц_,
(2)
где /, — раундовая функция, РК, — раундовый

128-битный ключ
.
На выходе получаем
Рассмотрим раундовые функции данного алгоритма.

Для раундов с номерами 1, 3, 5, 7
= РО{РЩ,Щ), Щ,К1().
Для раундов 2, 4, 6, 8
Щ,КК,) =
Функция
На вход функции подается 32-битный блок данных I и

32-битный ключ КЕ, который состоит из двух 16-битных

подключей
КЬ^КЬ1Х\\КЪи1
Входная строка I разделяется на две части по 16 бит:
1
Далее определяем
К’ = К®КОЬ{ЬглЩЛ
(5)
V = Ь® КОЬ(К' V КЬ12)
Где КОЬ( х) — циклический сдвиг влево на 1 бит. На

выходе имеем
Функция РО
На вход функции подается 32-битный блок данных и

два ключа по 48 бит: КО, К1.
Выходная строка I разделяется на две части по 16 бит:

I = А> II -^о. Ключи по 48-бит подвергаются разделению

на три части каждый:
ко, = КОц || КО, 2 || КО,3

К11=К1.1\\К1.2\\К1.3
Для промежутка 1 < ] < 3 вычисляются
(6)
9
--------------- page: 10 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Ь = ^-1 .
Результат определяется как

Функция Р1
На вход функции подается 16-битный блок данных I

и 16-битный ключ Щц. Вход I разделяется на 9-битовую

левую часть Ь0 и 7-битовую правую Я0: I = Ь0 || К0
на 7 бит в Ку I и 9 бит в К1{^ 2:
К1и=К1ш\\К1ил
Функция использует два 8-блока для отображения

входов и выходов.
Имеют место быть ещё две функции. 2Е(х) — предназначена для преобразования х в 9-битное значение добавлением двух нулей в старшие биты. ТН(х) — преобразует 9-битное значение вычеркиванием из него двух

старших битов.
Реализация функции:
Ь\=К0
(7)
Ьъ =К2
ЬА = 81[ЬЪ ] Ф ТК(К3)
Результатом вычисления по функции, является выражение (^4 II *4).
Литература
Затем с применением 8-блоков осуществляется преобразования 7-битных и 9-битных входных блоков к 7 и

9-битным выходным блокам, используя таблицы подстановок.
Получение раундовых ключей К в КА8^МI выглядит

следующим образом:
128-битный ключ К делится на 8, получаем

К = К1\\К2 ||*з||...||*8;
Вычисляется второй массив К. , получаем

К = К . ® С , где С определяется из соотношения

С1= 0x0123, С2= 0x4567, С3= 0х89АВ, С4= 0xС^ЕР,

С5= 0xРЕ^С, С6= 0хВА98, С7= 0x7654, С8= 0x3210;
Затем ключи для каждого раунда вычисляются из соотношения циклического сдвига влево на определенное количество бит, а именно X <<< п .
В основном алгоритм шифрования КА8^МI применяется в качестве основы для реализации шифрования в

более сложных алгоритмах.
Алгоритмы шифрования, применяемые в сотовых

сетях третьего и четвертого поколения, устанавливают

адекватный уровень защиты данных, который обеспечивает безопасность. Большим плюсом является тот факт,

что оператор, предоставляющий услуги связи, волен выбирать ядро безопасности под свои нужды. Для алгоритмов шифрования, применяемых в сетях третьего и

четвертого поколения, был проведен гораздо более детальный анализ криптостойкости. В результате были получены результаты, которые отвечают современным требованиям безопасности.
1.
2.
3.
4.
5.
Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи

информации. — М.: Техносфера, 2005.
Кааранен X. Сети ^МТ8. — М.: Техносфера, 2007.
3СРР 3гС Сепега1юп РайпегзЫр Рш^ес^; ТесЬтса1 8ресШса1юп Сгоир 8етсез апС зуз1ет Азрес1з; 8е-

сип1у ге1а!ей пеЫтогк !ипс1юпз (Ке1еазе 9) [Электронный ресурс]: ресурс содержит различные спецификации элементов 3СРР — Электрон. дан.— Режим доступа: Мф://^^ж3дрр.огд/йр/8ресз/агсЫуе/43_зе-

пез/43.020/43020—900^р, свободный. — 3гС СепегаШп РайпегзЫр Рш^ес^ (3СРР).— Яз. англ.
Шнайер Б. Прикладная криптография. Протоколы, алгоритмы, исходные тексты на языке Си = АррНеС

Сгур1одгарЬу. Рш1осо1з, А1доп№тз апС 8оигсе Сойе т С. — М.: Триумф, 2002.
Штегза1 МоЬПе Те1есоттитса1юпз 8уз1ет ^МТ8); 8ресШса1юп о! 1Ье 3СРР сопйСепПаШу апС ш1едп1у а1-

допШтз; ^оситеп^ 2: Казит1 зресШсаШп [Электронный ресурс]: ресурс содержит спецификацию алгоритма

шифрования КА8^МI — Электрон. дан.— Режим доступа: Ьйр://^№же1з1огд/теЬзйе/Соситеп1;/а1допШтз/

1з_135202у070000р.рС!, свободный. — Еигореап Те1есоттитса1юпз 81апСагСз 1пзШи1е (ЕТ81).— Яз. англ.
--------------- page: 11 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Методика проектирования помехоустойчивых высокоскоростных

монтажных плат
Атопшев Ю. С ., инженер; Ушкар М.Н., доктор технических наук

Московский авиационный институт
ОАО «ГСКБ концерна ПВО «Алмаз-Антей» имени академика А.А. Расплетина»
Введение
В данной статье будет описана методика проектирования помехоустойчивых высокоскоростных монтажных

плат, которая применялась при проектировании платы

субблока цифрового фильтра. Под высокоскоростными

монтажными платами подразумеваются монтажные

платы, работающие в диапазоне сверхвысоких частот

(свыше 300 МГц). Проблема обеспечения помехоустойчивости конструкций современных электронных средств

обусловлена следующими основными особенностями:
1)
ленной применением технологии поверхностного монтажа, новых конструкций корпусов интегральных микросхем, увеличением числа выводов на один корпус,

миниатюризация компонентов. Согласно прогнозу на

2010 год, число выводов компонентов возросло до 1200,

шаг выводов 0.5—0.1 мм. Переход к топологическим

нормам 6, 7 классов точности в соответствии с ГОСТ Р

53429—2009. Данные особенности приводят к снижению

расстояний между проводниками, что приводит к увеличению значений погонных емкости и индуктивности взаимодействия, а, следовательно, к увеличению наведенных

помех в соседних проводниках;
2)
ременных ФЯ и включение в их число сигнальных цепей,

отличающиеся большим разбросом быстродействия: от

1 МГц до сотен и даже 1000 МГц. Например, в разработанном устройстве имеются цепи, передающие сигнал с

частотой 48 МГц и с частотой 576 МГц. Повышение быстродействия приводит к уменьшению длительности фронта

сигнала, что, в свою очередь, ведет к проблемам обеспечения целостности сигнала при его передаче. Большой

разброс по быстродействию сигнальных цепей ведет к необходимости классификации линий связи, оценке их помехоустойчивости.
Из этих особенностей следует, что на ранних этапах

проектирования, как для трассировки, так и для моделирования, необходимо выделить линии передачи с общими

правилами трассировки. Для этого необходимо создать

процедуру предтопологического анализа. Более того, необходима процедура посттопологического анализа, то

есть механизм проверки топологии для идентификации и

исправления ошибок топологи печатной платы.
Понятие помехоустойчивости является комплексным, оно включает защиту от внешних наводок и от внутренних. В статье рассматривается внутренняя помехоустойчивость. Была рассмотрена помехоустойчивость
электрически коротких линий связи по модели активная-

пассивная линия, либо активная-пассивная-активная,

минимизация помех отражений для дифференциальных

линий передачи и для электрически длинных линий передачи. Было рассмотрено устранение помех по цепям питания.
Решение этих задач объединено в единую методику,

которая включает в себя алгоритмы предтопологического

и посттопологического анализа. Методика ориентирована

на пакет АШит ^ез^дпе^, то есть на принудительное ограничение длины проводников и участка взаимодействия

двух и более проводников и на пакет НурегЬупх для проверки полученной топологии. В пакете ТХНпе ведется

расчет дифференциальных линий передачи. Необходимость использования различных программных продуктов

обусловлена преимуществами каждого из них в какой-

либо области проектирования.
На основе разработанной методики была спроектирована и проверена монтажная плата субблока ЦФ. Субблок ЦФ и его монтажную плату можно отнести к высокоскоростной аппаратуре, так как в число его цепей входят

цепи, передающие сигнал с частотой выше 300 МГц.
Методика проектирования
Задачей предтопологического анализа помехоустойчивости ФЯ ЦФ и выбора компоновки элементов является

формирование критериев и правил для интерактивной

трассировки печатной платы (ПП), устойчивой к воздействию внешних и внутренних помех (электромагнитных и

электрических полей).
Исходными данными для предтопологического анализа является: схема электрическая принципиальная, параметры элементов (например, число выводов, шаг выводов), характеристики всего устройства (например,

напряжения питания), значения помехоустойчивости микросхем. Исходя из ожидаемой площади платы и ожидаемого объема изделия и других особенностей конструкции,

определяется ожидаемый размер ПП. Затем, исходя из

предполагаемого числа связей на печатной платы и параметров корпусов микросхем, определяется шаг между

проводниками и класс точности платы. Исходя из параметров устройства, а именно, напряжений питания, определяем число слоев разрабатываемой многослойной печатной платы (МПП).
Проанализировав схему электрическую принципиальную, сортируем все цепи так, чтобы частота передаваемого сигнала между группами отличалась примерно в
--------------- page: 12 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
10 раз. После этого определяется среднестатистическая

длина связи I, на основании которой будем относить линию

передачи к электрически длинным или электрически коротким. Для электрически короткой линии передачи не

требуется дополнительного согласования линии с нагрузкой и источником сигнала, напряжение во всех точках

по длине линии в определенный момент времени имеют соответствующие одинаковые значения. Короткие линии моделируются сосредоточенными идеальными элементами,

и их типовые модели представляют собой электрическую

емкость или индуктивность (емкость взаимодействия С и

взаимоиндукция М). Для электрически коротких линий передачи требуется определить уровень перекрестных помех.

Расчетные формулы приведены в [1, 2]. Для электрически

длинных линий связи так же необходимо оценить уровень

перекрестных помех в начале и в конце линии, и, исходя

из уровня помех и значений коэффициентов перекрестных

помех в начале и в конце линии, фронта импульса, выбрать

необходимое расстояние между проводниками и длину допустимого участка взаимодействия. Расчетные формулы

приведены в [3]. Для данных линий передач характерно

то, что необходимо найти не только значения погонных

емкости и индуктивности линии связи двух проводников,

но и собственные емкость и индуктивность каждого проводника. В дальнейшем необходимо выбрать вариант согласования линии передачи с источником сигнала и с нагрузкой (в начале и в конце линии).
Устранение помех в системе питания и заземления

(скачки тока потребления) реализуется путем снижения

сопротивления, а именно индуктивности шины питания.

Особое внимание следует уделить установке на плате развязывающих конденсаторов по питанию ИС. Они защищают микросхемы от скачков тока потребления. Отсюда

следует несколько правил размещения и компоновки развязывающих конденсаторов на МПП:
1)
близко, насколько возможно к выводам питания и заземления микросхем;
2)
тной площадкой конденсатора должны применяться широкие, короткие проводники;
3)
с контактной площадкой, или непосредственно в контактной площадке (микропереход);
4)
развязывающих конденсаторов несут противоположные

по направлению токи, то эти отверстия следует располагать на минимально возможном расстоянии друг от друга

(желательно не более I мм).
Снизить индуктивность системы питания и заземления

можно путем правильного формирования структуры

МПП. Слои питания и возвратные слои (слои земли) необходимо размещать как можно ближе друг к другу для

того, чтобы емкость образованного при этом планарного

конденсатора была больше (что, в свою очередь, ведет

к уменьшению индуктивности системы питания и заземления). Формирование структуры МПП в дальнейшем упростит задачу оценки ее помехоустойчивости.
Проводники системы питания и заземления должны

быть максимально широкими и короткими. Ширину проводников будем определять, исходя из значений силы тока,

протекающего по проводнику и допустимого падения напряжения на шине питания.
Перейдем к анализу линий передачи информационных

сигналов. Выбрав любую из сформированных групп, определяем критическую длину линии связи Если отношение -— < 0.5, то данную линию передачи можно от-
с
нести к электрически коротким. Если отношение -— >

1
0.5, но -— < 0.9, то данная линия передачи не является

гкр
ни электрически короткой, ни электрически длинной. В

данной методике для таких линий передачи можно увеличить минимальный фронт сигнала за счет введения в схему

дополнительных элементов (резисторов или конденсаторов) в случае, если значение перекрестной помехи не

удовлетворяет условию. Важно помнить, что увеличение

фронта необходимо согласовывать с разработчиком, так
как от этого ухудшается быстродействие схемы. Если — >
0.9, то линия передачи является электрически длинной.

Для электрически длинных линий передачи необходимо

задать волновое сопротивление и определить запас внутренней помехоустойчивости линии передачи. Далее выбором параметров линии передачи требуется обеспечить

равенство заданного и расчетного волновых сопротивлений. В случае их равенства переходим к анализу уровня

перекрестных помех от соседних проводников и выбору

варианта согласования линии передачи с источником сигнала и нагрузкой.
Для дифференциальных линий передачи характерно,

что по ним передаются высокочастотные сигналы, поэтому их можно отнести к электрически длинным линиям

связи. Далее необходимо задать дифференциальное волновое сопротивление и определить запас внутренней помехоустойчивости линии передачи. Перед проектированием необходимо определить вариант исполнения

дифференциальной линии передачи, например, в виде полосковой или микрополосковой линии. Преимущество

полосковой линии заключается в том, что скорости мод

одинаковы и помехи на дальнем конце пассивной линии

отсутствуют (в отличие от микрополосковой линии), но

при использовании поверхностного монтажа необходимы переходные отверстия, влияние которых на передачу дифференциальных сигналов требуется оценивать в

специальных программных средствах. Здесь необходимо

оценить все преимущества и недостатки того или иного

варианта и выбрать наиболее подходящий для разрабатываемой конструкции. Затем нужно задать параметры

дифференциальной линии передачи (расстояние между

проводниками, ширина проводников, расстояние от про
--------------- page: 13 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
водников до экранного слоя), и для заданных параметров

рассчитать дифференциальное волновое сопротивления. В случае равенства значения рассчитанного волнового сопротивления и заданного волнового сопротивления необходимо перейти к расчету уровня внутренних

помех и длины линии передачи. Для исключения расфазировок при передаче дифференциального сигнала необходимо рассчитать допустимую разность между длинами

проводников в линии связи. Заключительным этапом

будет выбор способа согласования проектируемой линии

передачи с нагрузкой и источником сигнала. В ряде случаев, если наблюдается различие в конструкции одной из

линии дифференциальной пары, возможно появление переменной составляющей в сигнале общего вида. В этом

случае необходимо согласовывать дифференциальный

сигналы и сигнал общего вида, например, П-образной или

Т-образной схемой включения.
Результатом предтопологического анализа ФЯ ЦФ является набор параметров различных линий связи, которые обеспечивают на данном этапе помехоустойчивость

изделия в целом, минимальные значения перекрестных

помех, хорошую трассируемость всей схемы. Данные параметры позволяют правильно провести компоновку элементов на ПП.
В случае если какой-то из параметров линий связи невозможно обеспечить при трассировке (например, длину

участка взаимодействия соседних проводников), необходимо изменить параметры монтажной платы (например,

увеличить число сигнальных слоев) и, в соответствии с

выбранными параметрами, осуществить пересчет волновых сопротивлений линий передач.
Задачей посттопологического анализа является проверка выполнения заданных правил проектирования ПП

и параметров печатных проводников. Исходными данными для данного анализа является готовая топология и

параметры линий передачи, рассчитанных ранее. Так как

АШит ^ез^дпе^ не позволяет проводить интерактивный

контроль длин линий передач, то необходимо вывести

отчет о длинах всех проводников и сравнить с рассчитанными ранее. Для линий передачи дифференциального

сигнала необходимо, помимо контроля длин, контролировать разность между длинами проводников в паре для

исключения расфазировки. В случае превышения допустимой длины каким-либо проводником необходимо провести коррекцию топологии схемы. Методами устранения

ошибок являются:
1)
(можно снизить длину участка взаимодействия и длину

проводника);
2)
его дальше от проводника-агрессора);
3)
водника возможно перенесение его на другой сигнальный

слой.
После трассировки и ручной проверки топологии необходимо экспортировать топологию в Нуре^^упx. В нем,
для оценки перекрестных помех и критической длины

связи, необходимо провести автоматическую процедуру

быстрого анализа. В основу быстрого анализа заложен

экспертный алгоритм. Экспертный алгоритм, идентифицирующий связанные наводкой цепи, делает предположения о худшем случае, чтобы не было пропущены

цепи связанные наводкой. Это означает, что используются Стандартная Модель ИС, если в цепи нет модели

передатчика. Также, алгоритм предполагает, что все

цепи не согласованы. Сумма интенсивности двух самых

сильных агрессоров также отображается в файле отчета,

поскольку это наиболее типично. Для генерирования

СгоззЫк 81хепдШз Керой, экспертный алгоритм использует скорость фронта передатчика и информацию взаимовлияний передающей линии. В стандартную модель ИС

должен быть установлен самый быстрый фронт линии передачи с соответствующим сопротивлением и емкостью, а

также допустимое значение амплитуды перекрестной помехи (например, для рассматриваемой платы NММIN=0.4

В). Устанавливать необходимо те значения, которые были

определены ранее, на этапе предтопологического анализа,

и которые представляют собой наихудший случай. В окне

Нуре^^упx можно посмотреть участок, содержащий проблемные цепи. На рисунке 1 представлена ситуация, когда

на цепь-жертву наводятся помехи от проводников, расположенных по обе стороны от рассматриваемой цепи (возможны случаи наводки помех от 3 и более проводников).
Далее необходимо в АШит ^ез^дпе^ скорректировать

топологию вышеперечисленными методами и снова ее экспортировать в Нуре^^упx, и проверить. Если параметры

и размеры платы не позволяют разнести цепи-агрессоры

и цепи-жертвы, следует провести более детальный анализ

(подключить Шз., .тоС, .рт1 модели для каждой микросхемы) и провести анализ передачи сигнала во встроенном осциллографе.
В таблице 1 представлены результаты быстрого анализа топологии монтажной платы, разработанной в А1-

1шт ^ез^дпе^ и монтажной платы аналогичного устройства, разработанного в РСА^ без использования

рассмотренной методики.
Таким образом, видно, что проектирование монтажной

платы по данной методике дает высокие результаты в области помехоустойчивости (например, из 282 сигнальных

цепей рассматриваемой платы требованиям помехоустойчивости, при стандартных параметрах линий передач,

не удовлетворяют только 3). На рисунке 2 представлена

осциллограмма для линии передачи, представленной на

рисунке 1. В ней отражена ситуация, когда цепь-жертва

(средний проводник) находится в статическом состоянии

(по ней не передается сигнал), а по двум соседним цепям-

агрессорам передается сигнал с частотой 48 МГц.
Из рисунка 2 следует, что амплитуда перекрестной помехи А=762 мВ, что превышает уровень предельно допустимой помехи NММIN=400 мВ. Но данная амплитуда

перекрестной помехи не приводит к переключению микросхемы в состояние логической “1” (для ТТЛ-логики
--------------- page: 14 -----------
14 —да»„н^
Таблица 1. Результат анализа топологии в Нуре^упх
Топология в РСА^
Топология в АШит ^ез^дпе^
Количество цепей, уровень помехоустойчивости которых выше У=400мВ при х^=6.3 не
11
3
Количество цепей, уровень помехоустойчивости которых выше У=300мВ при Тф=6 не
16
5
Количество цепей, уровень помехоустойчивости которых выше У=300мВ при Тф=3 не
20
7
Диф. сопротивление диф. пар, Ом
102.9
129.8
Рис . 1. Часть топологии многослойной печатной платы
Рис . 2. Цепь-жертва в статическом состоянии
--------------- page: 15 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
15
Рис . 3. Воздействие перекрестных помех на передаваемый сигнал по цепи-жертве
данный порог составляет 2 В). То же самое наблюдается

в случае передачи сигнала по цепи-жертве. Данная ситуация представлена на рисунке 3.
Из рисунка 3 следует, что при передаче уровня напряжения логической “1” по цепи-жертве, сигнал не опускается до порога уровня логического “0” (0.8 В), что значит,

что сообщение будет принято верно. То же самое наблюдается при передаче логического “0”: выброс сигнала не

достигнет порога уровня логической “1”.
Так были проанализированы оставшиеся 2 цепи, амплитуда перекрестной помехи для которых превысила предельно допустимой. В ходе проверки не было выявлено

ситуаций, когда передаваемый сигнал был принят неправильно. Отсюда следует, что рассматриваемая монтажная

плата будет являться помехоустойчивой.
Преимуществом представленной методики является

то, что она позволяет разработать плату с любым значением помехоустойчивости. В процессе верификации топологии, в процедуре быстрого анализа, так же можно

снижать допустимое значение амплитуды перекрестной

помехи, тем самым доводить проектируемую плату до необходимого уровня качества.
Литература
1.
тиям. — М.: Изд-во МАИ, 2007. — 60 с: ил.
2.
3.
«Группа ИДТ», 2007. — 616с.: ил. — (библиотека ЭМС).
--------------- page: 16 -----------
16 —да»„н^
Обоснование методики учета температуры при исследованиях и расчетах

напряженно-деформированного состояния стержневых элементов

проектируемых машин
Макатова В.Е ., кандидат техническихнаук,доцент;Ахметов С.М.,доктортехнических наук, профессор;
Тулеуова Р.О., кандидат техничес кихеаук,ст.креходавакесс

Атырауский государственный унивеесикатим.Х.0нАХкхав1кесси(еатахссан)
При проектириеткки масня , о чаксн осты, ври исслирк винаеяхи распетая нндршже 1^с^(^-д^еферА^1^(^1^ауноко икассяни .а их

ссктакс ых данксей часто сталкиваемые с кндочей ачета лдояниянк оРсарю сн ^узду темпеватвры.Такие ведачи ткз-

нкхают пре поютатирквании мишик, прио^(^аярмын в дАсаллдсгирескол, Римлдатуой, пыр)леаомичАиаоИ, прщевой, мясо-

долочнорд ио меигАхоррких ррыаипхРмышыихносту, гда рабочиеиргаиБ^ уилпмимаренииеорой ноискАмл. ^тиысыЕ^^снх

0тершеюк'юфные нкирижекия, кееорыееФдзбежоеIи еде/ прнздыпа и (дпе) назпечиикя работы ннек машен. Невдимер,

о нарсегакивой и нефреаиднкаекиО кг ромышлерности: тиубчодые исАментымашкии аееоеске^ ^еакз мокииые иуо-

леиеют жидкости иысокдй ыимоедккудедбуримирыи кмуРд нзвриваАщиаес е прориксе угмдДленияечесжин; узеосно-

дтдкфИАСорныа трубы, риадереюшмесу е силу и^^С^т^ь^1 еде нид насинуи Д иНщию Аашдиостриугии, о качесида удамирк

мкждипририоти кеоуфре иелы пкпосых'дф6ик,доинстн, конврурсыевалыи тестемы (юшк:юлюнпярдииотелейкФутрер-

хкинсгорарие^еСюрие органы ксрдозуыxсистем (мерры, еес о,^!^^1 дасди, шкивь^ хтрахрды) и т.п.
В этот акеоа краеедена меекдика хрткедовануя кеиеично керуоиеолпниврруык стержневые элем/етое. миооооIа х

РюакоикеоироютслотндвуымиАЮСтрвлдющлеIдгрыментаоIимкриирмгшир и^бктаюипод воедейстеоам киывоIдкюл,

дилныиририр0ки0рмууехитемрер0идры, иег^,^^(^^е^^^о иниока у кеплеи^еуо. Прариакик рложуФIxюсзыейстодяx исследования термоупругого напряженно-деформируемого состояния частично теплоизолированных стержней становится

весьма стижройдтдачеИ(
Возниеающле ед риакряиес0ещфр:е редптеырераиур;перр тещенпя, дафоамарра д рарреже ррх; как оиикилк, лддын

Иоеирекаиеиыло рераистержнс иидплир рымоеоазом. В(^н^еот к этфаю для исслиркеаная ирддьреПшоxроеуетоир(елх

онс пределения физических величин в малой части длины стержня следует принять в виде кривой второго порядка.
Раааыивнпы ииди нааинидилирпю оиыиииноуию о яроиронди 0 < х < I, где I << Ь — мирилрню дляса рнс-

аыавнпоаиыиги лнаонлеи оиидипаидпиионрриги аоирфре; I -дляса лнаон аоирфре, I < (0,1 см). ПиидиидиФпы, лои

иииирилсии аилирпи иидоиерри ии дднаи аоирфре, оинхн о яроиронди 0 < х < I, ииди рааиридилирпю оиыиирноурю

Т = Т (х) иридсонопы о дяди орпоиО ооириги иирюдмн [1, с. 77]
Т(х) = в + в2X + в3X2 , ирн 0 < х < I,
нди в> в в3 - римиоирюи мирсонрою, арнлирпю миоирюс иион рипаоисорю. Дее рнсифдирпю арнлирпю аопс оирсиари,

рнссынорпониыуд ласоа соирфре дидно иииидны. И о аоиО ласон фпмспруиы оря унда (/, ],к) Сряс. 1). ГдиУндарди
миирдпрною аопс уадио сииооиосооирри ранее! х1, Х1, хк , ирн аоио Х1 =
X + хк

2
х
к
Рис. 1. Одномерный квадратичный конечный элемент
Т ыисориО спсоиыи оиирдпраи миирдпрною орёс уадио иидидилюдисю сдихудщпы иУрн-
I
нио: х^ = 0; Х1 = хк = I. Тоидёр деихудщии иУиарнлирпи, снрнмиирпаудщии арнлирпи ииыиирнисрю о унднс
г, 7,к •
--------------- page: 17 -----------
«Тех нич еские науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Тг = т(х = х); Т = т(х = х1); тк = т(х = хк) •
Решая (1) и (2) совместно получим систему уравнений для определения значения констант в, в2,в3
(2)
в + в2 хк + Рз Хк — Тк ;
I
учитывая, что х — 0, х. — —, хк — I из последней системы имеем
г 1 2 к
(3)
в — Т;
I 12

в + 2 в2 + - вз — Т;
в + в ^2 в3 — Тк ■
Учитывая, что в1 — Т^, из последних двух уравнений системы (4) получим
(4)
I 12
- в2 + - вз — Т - Т;
в + Лв — гк - т .
Отсюда определим:
вз —
2(Тк - 2Т}. + Тг)
12
4Т, - Тк -зТ
в2 =~ 1 к '
I
в — Т ■
Подставляя найденные значения в1,в2,вз в выражение (1) имеем
Т (х) — Т +
(4Т. - Тк - зт) (2Тк - 4Т + 2Т) 2 Ц2 - Э^х + 2х2
_2
I
-х + х 2 —
Т +
41х - 4 х2
12
2 х - 1х
I2
Тк
Введём следующее обозначение
N (х) —
N. (х) —
Мк (х) —
12 - з^х + 2х2
I2
4^х - 4 х2
12
2 х — ^х
I2 ■
Тогда с учётом (8) перепишем (7) в следующем виде
(5)
(6)
(7)
(8)
Т(х) — N (х)Т + К] (х)Т + Мк (х)Тк ,
при 0 < х < I. Функции (х), М}- (х), Мк (х) называются функциями формы [2, с. 136-141] для одномерного
квадратичного конечного элемента с тремя узлами. Следует отметить, что эти функции формы имеют определённые

свойства. Теперь рассмотрим свойства этих функций формы в следующих функциях:
2
2
--------------- page: 18 -----------
учёный
Международная заочная научна ячонференция
(Х) Х=Х = ^ (Х = X- = 0) = 1

(х) Х=Х1 = (Х = X = 0) = 0;
Нк(Х)| Х=Х = нк(Х = X- = °) = 0Кг (Х) х=х; = ^ (Х = Х1 = ^ = 0
(Х)1 х,,, = (Х = X' = {) = 1;
^ (Х)1 х=х, = Ы‘ (Х = X = |) = 0'
N ( х)
N ( х)|
(х)|
=хк
х=хк
х=хк
= N (х = I) = 0;

= ^ (х = I) = 0;

= Кк (х = I) = 1.
Кроме того, для любой точки х = хф в интервале 0 < х < I имеет место
Щ (хф ) + (хф ) + Nк (хф ) =1 •
г V ф >
I
к\ ф)
Например, пусть Хф = 4 . Тогда получили бы следующий результат
N^ ( хф ) + ( хф ) + Щк ( хф ) =
2
16
к\ ф)
I
2
+ 4
2
16
I
2
+ Р Р2 Р Р2 Р2 Р
Л О
(. — ЪИ—+ 2— 4^
16 4 3 3 1 3 + 6 — 1
^- = - +
I
2
8 4 8
8
(10)
(11)
(12)
(13)
Также функции формы имеют следующие свойства. Для любой точки интервала 0 < х < I, т.е. в пределах

каждого конечного элемента имеет место
N (х) + N (х) + ж, (х) = 0.
дх
Пользуясь соотношениями (8) докажем тождество
(14)
ад = .!(—3, + 4 х);
дх 12 4
дЩ: (х) 4

—= -\(1 — 2 х);

дх 12
дЩк ( х) 1
= ^(4 х — I).
дх 12
(15)
Далее находим сумму
дЩ. (х) дЩ7 ( х) дЩк (х) 1
—^
дх
Теперь находим значения следующих интегралов, значения которых в последующем будут необходимы:
I
1) | N^ (х)Ух = — | (12 — 31х + 2 х 2)Ух = —
0
1
1
2
х
1
3
2
+
2
I
1
~ 6 — 9 + 4"

= 1
12
1
2
3
1
0
_ 6 _
6 ,
0
{
2) | N (х)Ух = —; 3) I Мк (хух = -; 4) [ N;(x)аX = —; 5) [ М, (х^1 (х)<* = --;
п
--------------- page: 19 -----------
«Технические науки: проблемы! и перспекиивы».Санкт-Пет»рбирг, 2011
Р
6» I Ы, (ы»Ы, (ы»1ы м-—; 7» I Ы, (ы»М, (ы»1ы м - ;
0 30 0 15
Кроме того, пользуясь соотношениями
N
дх
16х2 - 24-^х + 912 (дЫ, V 1612 - 64^х + 64х2
14
И4
найдем значения следующих интегралов
N
дх
16х2 - 8^х +12
I4
1) Г
Жг(х)
дх
дх — —; 2) Г

3^ 1
дЫ}- ( х)

дх
дх — 16; 3)Г
3^ 1
4)Г
дЫ1 (х) дЫ] (х)
дЫк ( х)

дх
дх —
31
8
дх
дх
дх — - — ; 5) Г

3^ 1
■ дЫ1 (х) дЫк(х)
дх
1
дх — — ; 6) Г

дх
дм, (х) дм< (х) х — - _8_
дх
О Ш
Как известно значения температурных напряжений в некоторых случаях могут превышать предел прочности

элементов конструкций. Поэтому для расчета температурных напряжений в элементах конструкций с начала следует

определить закон распределения температуры в исследуемых элементах. Уравнение теплопроводности в сплошной

среде имеет вид [3, с. 88]:
(16)
где Т(х, у,2) — температура, размерность которого ° С; Кхх, Куу, Кгг - коэффициент теплопроводности (материала тела) в направлениях х, у, 2 , размерности Вт/(см ° С); ^- источник тепла внутри тела, который считается положительным, если тепло подводится к телу, его размерность Вт/см3 . Для (16) имеют место следующие граничные

условия: если в точках поверхности 81 известна температура, то на этой поверхности граничные условия будут
Т — Тз (81) на ^ ,
где Тз — заданная температура на границе, которая может быть функцией координат точек поверхности 81. Если

через поверхность 82 проходит конвективный теплообмен, который характеризуется величиной И(Т - Тос ), то для

точек этой поверхности граничные условия имеют вид
лф
Кх — I х + Ку — I у + К2 — 12 + И(Т - Тос ) — 0 на 82,
хх дх х
где И - коэффициент теплообмена, (Вт/{см2 ° С)) и этот коэффициент может быть функцией координат точек

поверхности 82; Т(х, у, 2) — температура в точках поверхности 82, значение, которого неизвестно; ТОС — заданная температура окружающей поверхности 82 среды. Она тоже может быть функцией координат точек поверхности

82; I х, I , 12 - направляющие косинусы поверхности 82. Если на поверхность 83 тела подведен тепловой поток
^ , (Вт/см2), то для точек этой поверхности имеет место
Кх — I х + К — I у + К2 — 1г + ^ — 0 на 83.
хх дх х у ду у 22 д2 2 4
(19)
Заданный тепловой поток ^ может быть функцией координат точек поверхности 83. Здесь следует отметить,

что поток тепла ^ и конвективная потеря тепла И(Т - ТОс ) не имеют места на одном и том же участке поверхности

границы. Это означает, что если существуют потери тепла за счет конвекции, то существует отвод или приток тепла за

счет теплового потока и обратно.
Таким образом, уравнение (16) с приведенными граничными условиями (17) и (18) имеет единственное решение. Это решение и есть закон распределения температур в теле. Но в вариационном исчислении устанавливается,

что решение подобного рода задач сводится отысканию минимума функционала [3, с. 65]:
2
2
2
2
7
--------------- page: 20 -----------
20
учёный
Международнаязаочнаянаучнаяконференция
дТ Л2 , Г дт Л2
ду
)
Ж + 1 - (т - Тос )2 + | ^Ш8.
^22
(20)
Уравнение (16) и граничные условия (17)...(19) могут быть применены к одномерным задачам после простого

вычеркивания членов, связанных с ненужными координатами. Тогда уравнение для одномерной задачи записывается в

виде
Кх
д 2т

дх2
с соответствующими граничными условиями
(21)
Т = Т3 на 8 ,
дТ
Кхх -дХ * х + КТ - Тос ) = 0 на ^,

дх
Кхх Щ- >- х + Ч = 0 на 8.
дх
(22)
(23)
(24)
Если конвективный теплообмен отсутствует и поток тепла равен нулю, то уравнения (23)...(24) сводятся к со-
ёТ п
отношению
ёп
нормаль.
В вариационном исчислении также устанавливается, что для минимизации функционала
^ = 1КГ(тГ) ёУ + 1 И(Т - -Тос)2ёа +1ЦТЛ&,
V 2 V дх У
(25)
необходимо, чтобы удовлетворялось дифференциальное уравнение (21) и граничные условия (22)...(24). Поэтому любое поле распределения температуры, при котором функционал (25), становится минимальным, также удовлетворяет

дифференциальным уравнениям и, таким образом является решением поставленной задачи. Пользуясь этим утверждением, рассмотрим стержень ограниченной длины Ь(см), постоянный по длине площади поперечного сечения
Р {см2). Части ее боковой поверхности теплоизолированы. На площадь поперечного сечения левого конца подведен

тепловой поток ^0, (Вт/ см2), через площадь поперечного сечения правого конца стержня происходит теплообмен с

окружающей эту площадь средой. При этом коэффициент теплообмена Иь, (Вт/{см2 -° С)), температура этой окружающей среды Ть,(°С). На части площади замкнутой боковой поверхности стержня 81з82,...,8Г подведены тепловые потоки, с соответствующими интенсивностями ц1, Ц2,..., Цг. Через части площади боковой поверхности

стержня 8г+1, 8г+2,..., 8к происходит теплообмен с окружающими их средами. При этом значения соответствующий

коэффициентов теплообмена примем Иг+1,Иг+2,...,Ик . Температуры сред, окружающих эти замкнутые поверхности

обозначим Тг+1,Тг+2,...,Тк (рис. 2). Другие части боковой поверхности стержня теплоизолированы.
Я<
И Т
2 ОС2
Я1
т
х1* х^ х^ х^ х^ х^ х:7* х8
Ш
Я1
I
Рис. 2. Расчетная схема частично теплоизолированного стержня
--------------- page: 21 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
21
Коэффициент теплового расширения и теплопроводности материала стержня обозначим соответственно через а и К, , м одуль упругости материала через Е. Единицы измерения а , Кхх и Е соответственно будут

{Вда/{см-° с)) и (/и/^/слт2). Предположим, что подведенные на части боковой роверхности ^
вые потоки с интенсивностями ^1, ^2,. . . являются заданными функциями координат х. Сначала рассмотрим первый участок стержня. Боковая поверхность этого участка теплоозолирована. Длина учасвка равна

х1 — х0 = х1 — 0 = х1 (см). На площадь левого конца этого участка подведен тепловой поток интенсивности ^0.
Этот участок делим на п1 равные элементы. Длина каждого элемента будет равна 11 = —1 (см). Каждый элемент
П1
раесмютрим как кдаднатичный конечный алемент с тремя узлами. Тогда в этом участке стержня число узлов конечных

элементов будет равно 2п1 +1. Здесь рассмотрим первый элемент. В этом элементе имеется три узла с номерами

1,2,3 (рис. 3 ).
При это м на площадк поперечного сечения, которое соответстнует первому узлу, подведен теплодай птток с

интенсивностью ^0. Поэтому для первого аонечного элемента выражения функционала, которое характеризует полную тепловую энергию, имеет следующий вид
(26)
здесь у — объем первого квадратичного конечного элемента; /ГН - площодо поперечното сеченая соответствующий

первому узл— 1 -го элемеета. 'Так как боковая поверхность рассматриваемого участка теплоизолирована, то для всех

остальных (п1 — 1) -ых элементов выражения соответствующих функционалов имеют следующий вид
* = 1
Аг)
(дт_
I дх ,
аУ; (I = 2 + п1) .
(27)
2
Рис. 3. Первый квадратичный конечный элемент с тремя узлами
Далее дассмотдам следующий ограниченные участок хг < X < х2 стеджна. Длина этого участка х2 — хг. На
боковую поведхность этого участка подведен тепловой поток интенсивностью вг (х) , котодый зависит от кооддинат.
Этот уча сток делим на давн ые — 2 элементов. Длина каждого элемента ^2 = ((^^2—хг)/—2), М . дла э тих элементов

выдажение фуню^-юнала, кото дое хадактедийкет пол ную тепл овую энедгию, будет сл едующим
■>< = 1
V(0
кх
л2
-\^У + | вг (х)Т (х)ё8 (/ = Г - — 2)
' ) 8(1)
(28)
где V(() — объем элементов; 8- площадь боковой поведхности элементов.
Далее так как боковые поведхности участков х2 < х < х3; х4 < х < х5; х6 < х < х7 ; стеджна теплоизоли-

дованы, то кажтдые из участков дгаIим но дивные — эл ементы. Тогда дла этих элементо в вы дажения функционалов,

ководые ха дактеризиют полную тепловую энедгию, будет аналотичны (27 ). Так как на бо ковую еоиедхпость участка

стеджна х3 < х <х4 подведен тепловой поток: с интенсив ностью в2 (х) , то дла эле ментов участпа выдажение функционале темпедаткдной энедгии выслауйт' следующим обдазом
=
1 %
7!) 2 (6х ) (1)
(29)
2
0
--------------- page: 22 -----------
учёный
М евдународ ная заочн ая научная ко нференция
где У3 — число конечных элементов в этом участке стержня.
На участках х5 < X < х6 и х7 < X < х8 по боковым поверхностям происходит теплообмен с окружающими

их средами. При этом соответствующие коэффициенты теплообмена и температуры окружающих сред обозначены

через И1, И2, ТОС1 и Тос2. Для элементов этого участка выражение функционалов температурных энергий будут следующими
= 1 {дТ) ж + I тТ - Тос, У <Я; (' = 1 — п.),
у (г) 2 (дХ )
пбп
= 1
у (г) 2 (<Ж )
пбп
где п. и пъ — число элементов на двух участках соответственно.
Теперь рассмотрим последний участок стержня х8 < X < хъ . Боковая поверхность этого участка теплоизолирована. Разделим участок на равные п6 элементов. Тогда число узлов на этом участке будет (2п6 +1). Длина каждого элемента будет равна 12 = ((х1 — х8)/п6), (см). . Для первых (п6 — 1) элементов выражения функционалов найденных температурных энергий будут как (27). Потому что боковые поверхности этих элементов теплоизолированы.

Но здесь I = 1 — (п6 — 1) . Для последнего п6 -го элемента этого участка, при написании выражения аналогичного

функционала, должно быть учтено, что через площадь поперечного сечения правого конца этого элемента происходит

теплообмен с окружающей средой. Здесь коэффициент теплообмена Иь , а температура окружающей среды ТОСь .

Тогда для последнего п6 -го элемента стержня выражение аналогичного функционала будет иметь следующий вид
^ = I ^(1)^ + Л(т—)2(32)
(п 6)
ук 6 '
°ппс
Теперь, составляя сумму выражений функционала температурной энергии по всем элементам по длине

стержня, находим выражение соответствующего функционала для рассматриваемого стержня в целом
чкэ
У = Х ^ ,
г=1
где индекс чкэ — общее число конечных элементов в рассматриваемом стержне.
Минимизируя последний суммарный функционал по узловым значениям температур получим для их определения следующую систему линейных алгебраических уравнений получим
д/
—— = 0; /' = 1 — (2 х чкэ +1) .
дТг
Таким образом, решением полученную систему известным методом Гаусса, можно определить численные

значения температур в узлах конечных элементов, и далее, пользуясь соотношением (9) вычислить значение температуры в любой точке в соответствующих элементах стержня.
Выводы
Исследованием основных соотношений квадратичного конечного элемента с тремя узлами, выявлением свойств

построенных функций формы и их градиентов на основе энергетического принципа и квадратичного конечного элемента построены математическая модель и соответствующий алгоритм, описывающие силовые динамические процессы стержня с учетом заданных тепловых потоков, теплообменов и теплоизоляции. Построены разрешающие системы линейных алгебраических уравнений. Предложенную методику можно применить при проектировании машин, где

рабочие органы, помимо механических нагрузок испытывают также и температурные напряжения, предусмотренные

при их созданий и (или) в процессе эксплуатации.
--------------- page: 23 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Литература:
1.
КазНУ им. Аль-Фараби. Алматы, 2001. — 185 с.
2.
расчета термонапряженно-деформированного состояния стержня ограниченной длины при наличии теплового

потока, теплообмена и осевой растягивающей силы / Сб. докл. межд. научно-практ. конференции «Атырау-

ский государственный университет им. Х.Досмухамедова — служение образованию и науке региона больше

полувека». В трех томах. Атырау, 2010. Том II. — 214 с.
3.
Получение высококачественного бетона с использование модификаторов

структуры на основе отходов промышленности
Баженова СИ., кандидат технических наук, ассистент

Московский государственный строительный университет

Национальный исследовательский университет (г Москва)
Технология изготовления высококачественных бетонов

основывается на управлении структурообразованием

бетона на всех этапах производства и эксплуатации.
Прочность и стойкость бетонов зависят, главным образом, от объема и строения макропор в бетоне. При рассмотрении макроструктуры выделяют: крупный и мелкий

заполнители, цементный камень и контактную зону между

цементным камнем и заполнителем.
Возникновение контактной зоны между цементным

камнем и заполнителем связано с тем, что в бетонной

смеси зерна заполнителя разделяют цементное тесто на

микрообъемы. В связи с этим формирование структуры

цементного камня и контактной зоны происходит в тонких

слоях. Заполнитель оказывает существенное влияние на

распределение воды в бетонной смеси и формы ее связи.
Под влиянием поверхности заполнителя и за счет адсорбционных, молекулярных и капиллярных сил эти слои

теряют подвижность. Толщина зоны взаимодействия зависит от свойств заполнителя и цемента и в среднем составляет около 10—15 мкм. Сращивание зерна заполнителя с цементным камнем связано с миграцией гидроксида

кальция, образующегося при гидролизе трех- и двухкальциевого силиката, к поверхности зерен. В результате на

поверхности зерен заполнителя образуются кристаллы

Са(ОН)2. По своему составу и свойствам контактная зона

отличается от остального цементного камня, а прочность

контактного слоя в бетоне плотной структуры более чем в
5
Решить данную проблему и повысить стойкость бетона

можно путем введения комплексных добавок на поверхность заполнителя, которые, взаимодействуя с гидроксидом кальция, изменяли бы характер и объем пор и заполняли бы контактную зону новообразованиями.
Введение супер- и гиперпластификатора при низких

значениях В/Ц способствует образованию тонкозернистого геля, который быстрее и полнее заполняет меньшую

первоначальную пористость твердой фазы при наличии

тонкодисперсных добавок. Уменьшение размеров кристаллов цементного камня и его пор ведет к повышению

прочности и стойкости материала. Гидратация цемента в

стесненном и тонкораздробленном пространстве твердой

фазы при низких значениях В/Ц и использовании тонкодисперсных наполнителей позволяет получать очень прочные бетоны, стойкие к различным внешним воздействиям.
Для получения высококачественных бетонов на основе высокоподвижных бетонных смесей особое значение

имеет использование модификаторов структуры бетонов

на основе отходов промышленности. Но так как техногенные отходы отличаются высокой неоднородностью и

низкой химической активностью, необходима их специальная подготовка.
Для решения поставленной задачи необходимо подвергнуть наполнитель механохимической активации, для того

что бы достигнуть полидисперсного увеличения удельной

поверхности отходов, изменению структуры частиц на поверхности, образованию дополнительных дефектов в решетках минералов, которые ускоряют элементарные взаимодействия поверхностного слоя частиц, повышают их

однородность и химическую активность.
В связи с этим для оптимизации состава и прогнозирования свойств высококачественных бетонов на основе

высокоподвижных бетонных смесей необходимо установить зависимости свойств бетонных смесей и бетонов от

параметров структуры, состава и технологических факторов.
Эмпирически с использованием математических методов планирования эксперимента были подобраны высокопрочные бетоны классом по прочности В40 и более,

и подвергнуты ускоренным испытаниям на капиллярный
--------------- page: 24 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Таблица 1
Свойства бетонов на необработанном заполнителе
Класс
Прочность бетона

К, МПа
Общая пористость,

По,%
Константа
всасывания
«Приведенное удлинение»

епр 10-5 см
В40
51,4
13,4
9,92
10,2
В45
58,8
13,2
9,0
10,5
В50
64,3
12,8
8,41
10,4
В60
77,1
12,2
7,84
9,6
Таблица 2
Свойства бетонов на обработанном заполнителе
Класс
Прочность бетонов

К, МПа
Общая пористость

По, %
Константа
всасывания
«Приведенное удлинение»

епр 10-5 см
В40
66,8
13,4
8,4
8,1
В45
70,5
13,2
7,56
8,5
В50
77,8
12,8
6,75
8,3
В60
91,7
12,2
6,42
8,0
подсос с целью определения капиллярной пористости как

функции морозостойкости и определению температурновлажностных деформаций с целью установления зависимости морозостойкости от «приведенного удлинения» в

процессе замораживания и оттаивания.
Бетонные смеси имели осадку конуса 27—28 см, при

расплыве конуса 60—62 см, расход добавки «Полипласт

СП СУБ» составил 1,2% от массы цемента при расходе

воды 200—205 кг/м3.
Результаты исследований бетонов на необработанном

заполнителе, общей представлены в табл.1.
Таким образом, из данных табл.1 можно сделать вывод

о том, что испытанные бетоны, удовлетворяющие требованиям по прочности и удобоукладываемости, не соответствуют требованиям к высококачественным бетонам

по морозостойкости, которая должна быть не менее 400

циклов, что соответствует «приведенному удлинению» епр

не более 8,5*10-5 см.
Для повышения всех изучаемых показателей свойств

исследуемых бетонов был применен метод предварительной обработки заполнителя комплексной добавкой

в активаторе. В качестве такой добавки был использован

порошкообразный микрокремнезем (МК) совместно с гиперпластификатором «Полипласт СП СУБ».
Далее были проведены исследования прочности, пористости, процесса капиллярного всасывания и дилатометрические исследования бетонов на обработанных заполнителях.
Исследования, представленные в табл.2 показали, что

прочность исследуемых составов бетонов повысилась на

19—23%, снизился коэффициент К (величина водопог-

лощения) на 16—20% и снизилось «приведенное удлинение» бетонных образцов при замораживании и оттаивании на 17—20%.
Все это свидетельствует о создании более прочной и

плотной структуры бетона.
--------------- page: 25 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Система планирования распределения финансовых ресурсов в условиях

оперативной обработки данных
Гайсин В . Ф., аспирант; Ровенская В.Р., аспирант

Самарский государственный технический университет
Рассматриваются основные недостатки классического бюджетного планирования на предприятии, а

также сложности при составлении консолидированного бюджета по группе предприятий в целом. С учетом

рассмотренных недостатков формируются требования к новой системе планирования, когда планирование

ведется одновременно на всех уровнях. Такой подход позволит максимально избавиться от недостатков

классической параллельной схемы.
На основании сформированных требований предлагается использование интеллектуальной системы поддержки принятия решений в бюджетировании группы предприятий. Что, позволяет наиболее эффективно

решать предъявляемые системе задачи в условиях оперативной обработки данных, а также учитывать вероятностную составляющую бюджета.
В настоящее время в области планирования финансовых потоков организаций сложилась определенная

парадигма. Назовем ее последовательным планированием. Суть ее в том, что бюджеты составляются последовательно снизу вверх и сверху вниз. Т.е. пока не составлен

бюджет предыдущего уровня, нельзя составить бюджет

следующего. Для предприятия можно выделить как минимум два уровня планирования — бюджет проекта (или

отдела) и бюджет предприятия. Возможно также составление бюджетов проектов и отделов одновременно. Это

будут бюджеты одного уровня, но показывать планирование в разных разрезах. Для группы предприятий (ГП)

добавляется еще один уровень планирования — управляющая компания (УК) [1, 2].
При всех неоспоримых преимуществах все существующие системы планирования имеют недостатки [2]. Их

можно разделить на 2 группы:
1.
2.
К первой группе отнесем следующие:
1.
бюджете (плане доходов и расходов) четко прописываются доходы, которых планируется достичь к определенным срокам, расходы, которые нужно удерживать в

определенных пределах [1]. Это является чрезвычайно

негибким и ограничивающим в действиях. Любой готовый бюджет может содержать неточности. В процессе

работы над бюджетом изменяются обстоятельства. Поэтому необходимо, чтобы бюджет не был совершенно неподвижным, — должна оставаться возможность корректировать его как нужно и когда нужно. Однако такая

корректировка не всегда возможна, либо может занять

продолжительное время. Тут можно говорить о вероятности исполнения бюджета. Чем грамотнее он составлен,

тем больше вероятность его исполнения, или тем меньше

вероятность его корректировки, т.е. тем ближе бюджет к

реалистичному.
2.
бумажной работы в период, предшествующий составлению бюджетов, во время их составления и в последующий период, когда осуществляется текущий контроль

за исполнением бюджетов, а также вероятны их изменения.
3.
поэтому выполняется в соответствии с установленными

процедурами, все равно оно остается процессом, требующим затрат времени.
К основным недостаткам второй группы отнесем следующие:
1.
боты будет еще больше из-за составления консолидированного бюджета после составления бюджетов предприятий. Кроме этого требуется дополнительное время для

составления консолидированного бюджета.
2.
ного бюджета нескольких предприятий представляется

процедурой весьма громоздкой. Кроме того, корректировка бюджета любого из предприятий повлечет за собой

корректировку консолидированного бюджета ГП.
Все эти недостатки обусловлены господствующей парадигмой. Однако, в последнее время предпринимаются

попытки внедрения другой парадигмы бюджетирования —

«параллельной». В этом случае планирование ведется одновременно на всех уровнях. Затем бюджеты всех уровней

согласуются между собой. Такой подход позволит максимально избавиться от недостатков классической параллельной схемы.
Однако реализация такого планирования в существующих системах сильно затруднена, либо невозможна

совсем. Необходима система бюджетирования, позволяющая составлять одновременно бюджеты всех уровней,

согласовывать их между собой и при этом учитывать потребности и возможности каждого уровня. Также система

должна учитывать вероятность исполнения бюджета, которая рассчитывается как некая функция от вероятности

исполнения бюджетов нижних уровней. Предлагается составлять три варианта бюджета: оптимистичный, пессимистичный и реалистичный в зависимости от вероятности

исполнения. В дополнение предлагается ввести понятие

критических статей бюджета, т.е. 10 % статей, изменение
--------------- page: 26 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
которых повлечет за собой максимальное изменение бюджета, вплоть до его неисполнения.
Основные проблемы реализации рассматриваемой парадигмы в огромном числе согласований, сложности описания структуры организации. В настоящий момент перспективные направления реформ управления современных

предприятий связаны с целостным (холистическим) подходом и переходом от замкнутых функционально-ориентированных подразделений в рамках централизованных иерархических структур с жесткими связями — к открытым

автономным сетевым организациям, формирующим децентрализованные сетевые структуры с гибкими связями, устанавливаемыми и пересматриваемыми по мере

необходимости. При этом кардинальное изменение претерпевает характер взаимодействия между всеми подразделениями, предприятия или лицами, принимающими решения, и на смену централизованному и иерархическому

управлению с выдачей команд «сверху-вниз» приходят

переговоры, построенные на принципах взаимодействия

равных партнеров, где при необходимости каждый может

взаимодействовать с каждым и структура такого взаимодействия заранее не предписана и никак не ограничена [3].
В связи с изменениями структуры связей внутри

группы предприятий для решения задачи планирования

финансовых потоков в условиях оперативной обработки

информации в процессах принятия решений предлагается

применение мультиагентных технологий, получивших интенсивное развитие в последние 15 лет, на стыке методов

искусственного интеллекта, объектно-ориентированного

программирования, параллельных вычислений и телекоммуникаций. В основе этих технологий лежит понятие

«агента», программного объекта, способного воспринимать ситуацию, принимать решения и взаимодействовать

с себе подобными. Эти возможности отличают мультиа-

гентные системы (МАС) от существующих жестко организованных систем, обеспечивая им такое принципиально

важное свойство как способность к самоорганизации.

При этом агенты могут действовать от имени и по поручению лиц, принимающих решения и на их основе вести

переговоры, находить варианты решений и согласовывать их друг с другом [3]. В связи с тем, что рассматриваемая система финансовых потоков группы предприятий

является открытой, то для реализации параллельной парадигмы бюджетирования предлагается использование

интеллектуальных систем поддержки принятия решения

(ИСППР), реализованных с использованием открытых

мультиагентных систем (ОМАС).
В качестве основы для создания ОМАС оперативной обработки информации для реализации поддержки процессов

принятия решений предлагается модель сети потребностей

и возможностей. Эта модель основывается на холистическом подходе, в рамках которого предприятие или группа

предприятий декомпозируется до уровня отдельных автономных физических сущностей (инвестиционный проект,

финансовый поток, кредитная линия и т.д.), каждая их которых получает своих агентов. Эти агенты, функционирующие как отдельные автономные компании на виртуальном рынке предприятия, способны взаимодействовать

между собой, определяя нужные потребности и возможности, и устанавливая временные связи для обеспечения

бронирования ресурсов под заказы. Две эти сущности

(агенты возможностей и потребностей) ведут себя как две

противоположности, временно связывающиеся в относительно устойчивые комбинации или распадающиеся на составные части, объединяющиеся с другими компонентами

на более выгодных условиях. В такой открытой системе

агенты должны быть постоянно готовы к установлению или

расторжению связей и реагировать на любые изменения в

среде, а текущая конфигурация сети, задаваемая набором

связей между ними, отражает лишь временный баланс интересов участников этого взаимодействия.
Наиболее сложной из задач разработки ИСППР становится задача построения моделей переговоров между

агентами, на основе которых строится согласованное принятие решений. Эти модели существенно развивают возможности взаимодействия агентов в МАС, однако они

ориентированы на решение поставленных задач в условиях определенности, когда состав участников взаимодействия фиксирован и не требует пересмотра принятых

ранее решений при появлении новых возможностей или

потребностей, что является характерным для рассматриваемых открытых систем.
Поэтому предлагается разработать новые варианты

взаимодействия агентов, позволяющие динамически создавать ПВ-сети и реконфигурировать их под действием

изменений в среде. Главной особенностью этих методов

является возможность построения состояний ПВ-сети

как состояний временного равновесия, отражающего баланс интересов всех участников взаимодействия, и согласованного пересмотра принятых ранее решений по мере

изменения состояний заказа или состояния наличия ресурсов в среде. В задачах относящихся к управлению

проектами потеря одного из исполнителей не приведет к

отказу от этого проекта, а лишь потребуется перераспределение задач между ресурсами исполнителей и т.д.
При этом в ряде случаев для принятия решений в рассматриваемых системах могут использоваться и классические методы в тех случаях, если ситуация является хорошо определенной, имеется адекватная математическая

модель рассматриваемых процессов и у системы достаточно времени на получение строгого решения.
Таким образом, предлагается сочетание классического

метода бюджетирования для элементов нижнего уровня

(деятельность по исполнению крупного заказа, инвестированию проекта развития и т.д.) и ПВ-сети позволяющей эффективно распределять имеющиеся финансовые

ресурсы между имеющимися потребностями в финансировании.
В результате, описанный подход открывает возможности для построения широкого класса качественно новых

систем, обладающих способностью к самоорганизации,

универсальностью для различных применений, техноло
--------------- page: 27 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
гичностью построения, оперативностью, гибкостью и эффективностью, повышенной живучестью, а также индивидуальным подходом к каждому пользователю. Такая

ИСППР отвечает всем требованиям к системам поддержки принятия решения поставленным ранее.
Таким образом, использование ИСППР в бюджетировании ГП позволяет наиболее эффективно решать поставленную задачу в условиях оперативной обработки

данных, а также учитывать вероятностную составляющую

бюджета.
Литература
1.
2.
тика и методы [текст]// М.: «Издательство ПРИОР», 2002.
3.
токов группы предприятий [текст]// Информационные технологии моделирования и управления: Научно-технический журнал. Воронежский гос. унив-т. 2006. Вып. 9 (34). Программные и телекоммуникационные системы. С. 1161 — 1165.
анализ причин обрушений промышленных зданий
Гарькин И.Н., студент
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Рассматриваются актуальные вопросы о снижении опасности лавинообразного обрушения покрытия

промышленного здания. Указываются причины возникновения аварийных ситуаций и меры по их предотвращению.

Ключевые слова: обрушение покрытия, аварийные ситуации, лавинообразное обрушение, обследование

промышленных зданий.
Увеличение доли промышленного производства в экономике РФ повлекло за собой введение в строй новых, а

так же реконструкцию старых производственных площадей.

Однако зачастую, как и новые, так и реконструированные

промышленные здания в последнее время эксплуатируются с большой вероятностью обрушения (статистикой отмечается рост трагических аварий на территории Российской Федерации). Приведем несколько примеров крупных

аварий, случившихся за последнее десятилетие [1]:

№3 ОАО «МЕЧЕЛ», г.Челябинск ( 2000 г);

дизельного завода (2000г.)

«Златоустовский металлургический завод» (2001 г.);

ровочного цеха ОАО «Златоустовский металлургический

завод» (2001 г.);

ления Горно-обогатительного производства ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (2001 г.);

метров сероулавливающих установок Горно-обогатительного производства ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»( 2002 г.) ;

ного цеха ООО «ОМЗ-Спецсталь» (2003 г.);

«Чебоксарский агрегатный завод» (2003 г.) ;

цеха №1 ОАО «Магнитогорский металлургический ком-

бинат»(2004 г.) ;

ском и Коркинском цементных заводах (2006 г.);

ЛПЦ-5 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (2006 г.);

продукции Плавильного цеха комбината «Печенга Никель» (2007 г.)
Многолетняя повторяемость аварий с одинаковыми

причинами указывает на то, что одной из актуальных проблем является изучение участниками строительства и

эксплуатационными организациями причин, приводящих

к аварийному состоянию и обрушению зданий и сооружений, на конкретных примерах.
Рассмотрим в качестве примера причины обрушения

сталелитейного цеха ЛАЗа (Литейно-арматурный завод)

7.12.1988 году. Высота здания 35 м. Стропильные фермы

покрытия из уголков по среднему ряду опирались на подстропильные фермы, пролётом 24 м. Колонны сварные,

двухступенчатые, двутавровые вверху и решётчатые в

нижней части. В большем пролёте здание было оборудовано мостовыми кранами грузоподъемностью 50 т
--------------- page: 28 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
в двух ярусах, в 18 метровом пролёте — 30 и 20 — тоннами. Покрытие было выполнено из сборных ребристых

железобетонных плит покрытия 1,5x12 и 3x12 м. В результате аварии обрушилось 4032 м2 покрытия сталелитейного цеха; был нанесён значительный материальный

ущерб, погибли люди. При установлении причин аварии

комиссия пришла к следующим выводам [2,с. 76]:

основного материала для конструкций;

3x12 м;

превышению действующих нагрузок;



возложены на ребристые плиты).
Эти причины характерны практически для всех обрушений промышленных зданий, случившихся на территории России.
Опыт расследования причин аварий зданий и сооружений показывает, что они являются следствием нарушения требований нормативных документов при выполнении проектно-изыскательских и производстве

строительно-монтажных работ, изготовлении строительных материалов, конструкций и изделий; несоблюдения норм и правил технической эксплуатации зданий и

сооружений. Как правило, аварии являются следствием

невыгодного сочетания нескольких из этих факторов.
На примере ЛАЗа, можно рассмотреть основные мероприятия, выполнение которых, могло бы помочь, если

не избежать, то хотя бы минимизировать ущерб. Остановимся на этом подробнее.
Недопустимость использования кипящей стали для изготовления строительных конструкций. Сварные швы при

сварке элементов из кипящей стали имеют высокий коэффициент концентрации напряжений и низкую прочность

при динамических нагрузках, что особенно актуально в промышленных зданиях, где динамические нагрузки являются

неотъемлемой частью эксплуатации. Поэтому стальные

конструкции должны выполняться из спокойной стали, что

должно быть заложено ещё на уровне проектирования и во

время строительства строго проверяться.
Низкое качество железобетонных плит покрытия (размером 3x12м) объясняется тем, что в период возведения

здания они только начинали применяться, технология их

изготовления была ещё не отработана, что существенно

сказалось на их характеристиках.
К сожалению, превышение действующих нагрузок

вследствие периодического замачивания утеплителя

очень частое явление не только на промышленных, но и

на общественных зданиях. Зачастую (как это было и на

ЛАЗе) своевременное устранение протечек кровли не выполнялось. В качестве гидроизоляционного материала использовался рубероид (на момент обрушения существовало несколько слоёв).
И повышенная динамическая нагрузка возникла

вследствие нарушения правил эксплуатаций цехового

оборудования, что, в свою очередь, объясняется низкой

культурой производства, и попустительством со стороны

проверяющих органов.
Все эти факторы усугубила и беспрогонная система

покрытия (функции прогонов были возложены на ребристые плиты). Авария развивалась так: 12 метровая железобетонная плита (массой около 10 т) срывается одним

концом с фермы и падает, удерживаясь сваркой за вторую,

закручивает сжатый пояс второй фермы, который теряет

устойчивость. Ферма обрушивается, и ситуация повторяется. Обрушение происходило лавинообразно, и остановилось, только дойдя до температурного шва, разрушив

тем самым весь температурный блок. При использовании

же прогонов, этого удалось бы избежать, и, в случае, обрушения даже нескольких плит, разрушение бы не пошло

дальше.
Обрушение на Пензенском ЛАЗе относится к первой

группе предельных состояний. Данный вид обрушения является наиболее опасным, так как оно происходит внезапно, хрупко, без видимых перемещений и деформаций.

В настоящее время нужно стремиться к переходу к таким

конструкционным схемам, при которых первое предельное состояние не возникал бы, например, к балочным

системам покрытия.
Но все эти негативные факторы, приведшие к аварии

и обрушению здания, можно (и нужно) было выявить не

после, а до обрушения, путём комплексного технического обследования.
Техническое обследование здания и сооружения

должно проводиться в два этапа [3,с.166]:


Предварительное обследование включает в себя

следующие основные работы:

тельных чертежей и заключений об инженерно-геологических условиях);

трукции с необходимыми обмерами (конструкция сопряжения, стыков элементов, условия опирания, нарушения

сплошности, характер трещин и т.п.);

путём проходки шурфов;

зондирование, отбор проб грунтов, лабораторные исследования и др.) для установления фактических характеристик грунтов.
Обследование зданий и сооружений на первом этапе

заканчивается оценкой изменения инженерно-геологических условий за период строительства и эксплуатации,

установлением причин имеющихся деформаций, трещи-

нообразовании и составлением дефектной ведомости.
Детальное обследование включает следующие работы:
--------------- page: 29 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011

сущих конструкций неразрушающими методами на механическом прессе лаборатории;

ложение несущих конструкций и поперечных разрезов

здания;

ментов конструкций здания и определение нагрузок на

фундаменты с учётом их увеличения при реконструкции;

нования применительно к существующей конструкции

фундамента при увеличении нагрузок.
Литература
1.
зданий и сооружений
2.
цеха ЛАЗа после обрушения и разработка рекомендации по и разборке. — Пенза. 1989.
3.
ниям науки и техники//сб.докладов Междунар. науч.-техн. конф. Молодых учёных и исследователей 12—16 апреля 2010г. //Наука молодых — итлеллектуальный потенциал XXI века: сб. докл. Междунар. науч форума. —

Пенза: ПГУАС,2010-С.166—167
Обследования зданий и сооружений на втором этапе

заканчивается составлением технического, заключения

о физико-механических свойствах грунтов и материалов конструкций, принимается расчётная схема несущих

конструкций, и сооружения в целом с учётом выявленных

дефектов.
В заключении по техническому обследованию здания

приводятся также рекомендации по усилению конструкций, дальнейшему использованию, наблюдения за

строительными конструкциями и всем сооружением в

целом (деформационный мониторинг).
Моделирование производственных процессов предприятий

машиностроительного комплекса с помощью конечных автоматов
Гогулина Л. С ., аспирант
Московский государственный технический университет им . Н.Э. Баумана
Машиностроительные отрасли (например, авиапромышленность, ракетостроение, автомобилестроение

и др.) до наступления XX века были не просто приоритетными отраслями развития СССР, но и составляли существенную конкуренцию на международном уровне. Однако

кризис привел машиностроительную промышленность

практически к губительному состоянию, и сейчас российским машиностроителям необходимо найти существенно

новый выход из сложившейся ситуации для поднятия

конкурентоспособности, а значит необходимо не только

изыскивать новые способы развития производства (например, внедрение в производство новых изделий, материалов, техническое перевооружение предприятия), но и

решать проблемы управления внутренней и внешней координации каждого предприятия.
Одним из таких подходов является автоматизация

производства и построение математической модели всех

стадий жизненного цикла изделия (далее — ЖЦИ). Отслеживание процесса производства в реальном времени,

моделирование как самих изделий, так и введения нового

изделия в уже загруженные мощности позволяют существенно сократить издержки предприятия за счет возможных оптимизаций, заданных в математической модели, а также модельных экспериментов.
На протяжении всего ЖЦ изделие проходит ряд определенных этапов, характеризующихся определенными

изменениями «формы» от возникновения идеи до утилизации этого изделия (рис. 1) [1, с. 49 ].
1.
димым шагом в определении потребностей покупателей
и,
приятия целиком. Этот этап охватывает полный цикл исследования и анализа рынка, сбор информации и ее обработки, а также прогнозирования потребностей в будущем.

Окончанием данного этапа, как правило, является составление отчета о проделанной работе с указанием основных

требований потребителей.
2.
водства продукции существуют определенные ограничения по нормативам, то для производства нового изделия

необходимо учесть все функциональные и экономические

критерии и показатели. На данном этапе разрабатывается

проектная, конструкторская, технологическая и пр. документация, проводится техническая и экономическая экспертиза проектов. Окончанием данного этапа является

составление и утверждение технического задания соответственно на НИР, ОКР, технический проект (ТП), экономический проект (ЭП). В отчет также входят схемы,
--------------- page: 30 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
графики, макеты, спецификации и т.п. Также составляется требование к внешнему виду изделия для разработки

упаковки.
3.
основании отчета 2 этапа составляется требование о необходимых материалах и комплектующих, требуемого качества и количества для этапа производства и необходимые требования к сопутствующим изделиям. Данный

этап завершается закупкой всех необходимых материалов

и комплектующих изделий для производства.
4.
проводится полная подготовка к производству нового изделия. Собирается вся необходимая информация, комплектуется техническая, конструкторская и технологическая документация, проводится окончательная поставка

всех необходимых комплектующих изделий, производится

набор и/или обучение персонала, подготовка к производству оборудования, транспортных средств, складов и

т.п. Окончанием данного этапа является подписание договоров с поставщиками ресурсов, договоров с другими

подрядчиками, необходимыми для процесса производства,

а также снабжение производственных цехов всеми необходимыми ресурсами и окончательная подготовка для начала производства.
5.
ется выпуск нового изделия. Окончанием данного этапа

является снятие с производства нового изделия. При первоначально произведенной партии новое изделие проходит полный контроль плановых показателей для составления отчета о плановых и фактически полученных

результатах.
6.
изводится сбор, обработка и анализ информации о фактически произведенной продукции. Сравнение с плановыми

показателями, выявление отклонений и анализ причин

таких отклонений. Окончанием данного этапа является

составление и определение основных мероприятий для

достижения плановых показателей и намеченных целей, а

также устранение (по возможности) причин этих отклонений.
7.
ваниями к упаковке, изложенными на 2 этапе ЖЦИ разрабатывается упаковка изделия для сохранения всех показателей и свойств изделия, а также удобства хранения

и транспортировки. Кроме того, производится классификация и разметка изделий для распределения на склады

производителя. После этого производится подписание

контрактов на поставку изделия потребителю, а также

подписание контрактов с транспортными организациями

(в случае необходимости).
8.
ленные изделия на склады производителя транспортируются на склады посредников или конечному пользователю. В случае если изделие не пользуется спросом, то

оставшиеся изделия остаются на складах производителя.

Окончанием данного этапа является подготовка к эксплуатации потребителем нового изделия, либо подготовка к

утилизации или модификации нераспределенных изделий

на складах производителя (иными словами возврат к 1

этапу).
9.
происходит установка, монтаж и введение в эксплуатацию изделия у конечного пользователя. Окончанием

данного этапа может быть подписание договоров о техническом обслуживании и проведении ремонтов. В этом

случае производитель (посредник) заключает договора,

и в случае необходимости эксплуатант направляет требование для проведения технического обслуживания и

ремонта (ТОиР). В этом случае производитель (самостоятельно/через посредника/сам посредник) обязан направить на предприятие-эксплуатант рабочей группы для

обслуживания оборудования и проведения необходимого

ТОиР.
10.
данном этапе, в случае получения заявки эксплуатанта о

наличии неисправностей, производитель направляет на

предприятие-эксплуатанта ремонтные группы и другой

необходимый персонал. Данная группа проводит анализ

эксплуатируемого изделия и проводит ТОиР в случае необходимости. Окончанием данного этапа является полная

готовность изделия к производству. В случае необходимости производитель заключает с эксплуатантом необходимый договор об обучении рабочего персонала эксплуатанта, либо о выделении и закреплении за эксплуатантом

группы специалистов производителя для получения необходимой информации и оказываемых производителем услугах.
11.
этапе происходит обучение персонала эксплуатанта и

снабжение его всей необходимой документацией. Контроль закрепленной группы производителя за работой

изделия. Окончанием данного этапа может являться заключение специальной группы о нецелесообразности

дальнейшей эксплуатации оборудования из-за его физического износа. В этом случае во все необходимые

отделы производителя направляются необходимые запросы для разработки дальнейшей стратегии предприятия и возможной разработки нового аналогового изделия.
12.
экспертных подразделений о нецелесообразности дальнейшего использования изделия изделие снимается с

производства и перевозится в центры по утилизации.

Окончанием данного этапа является утилизация (полное

уничтожение) данного изделия.
Далее в соответствии с этапом 11, начинается новое

исследование рынка (этап 1).
Так как при создании нового изделия задействовано

большое количество взаимодействующих процессов, подразделений и организаций необходимо создание среды, с

помощью которой можно было бы поддерживать ЖЦИ

на протяжении всех его стадий. Потребность в создании
--------------- page: 31 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
1. Этап маркетинга.
Анализ рынка, сбор

информации и ее обработка,

а также прогнозирование

потребностей в будущем.
2. Этап разработки продукции.
Разработка проектной, конструкторской,

технологической и пр документаци,

проведение технической и экономической

экспертизы проектов.
3. Этап материально-технического

обеспечения.
Закупка всех необходимых материалов и

комплектующих изделий (требуемого

качества и количества) для производства.
4. Этап подготовки производства.
Полная подготовка к производству

нового изделия а также снабжение

производственных цехов всеми

необходимыми ресурсами.
6. Этап контроля и

экспертизы.
Сбор, обработка и анализ

информации о фактически

произведенной продукции

сравнение с плановыми

показателями, выявление

отклонений и анализ причин

Утаких отклонений
12. Этап утилизации .
Изделие снимается с

производства
перевозится в центры по

утилизации.
11. Этап послепродажной

деятельности.
Обучение персонала эксплуатанта

и снабжение его всей необходимой

документацией.
10. Этап технической

помощи в обслуживании.
Анализ эксплуатируемого

изделия и проведение ТОиР

в случае необходимости.
Г 9. Этап монтажа и Л

эксплуатации.
Установка, монтаж и

введение в эксплуатацию

изделия у конечного

Пользователя.
X
7. Этап упаковки и

хранения.
Разрабатывается упаковка

изделия для сохранения всех

показателей и свойств

изделия, а также удобства

хранения и транспортировки.
8. Этап реализации и

распределения.
Все доставленные изделия

на склады производителя

транспортируются
склады посредников и

конечному пользователю.
Рис . 1. Жизненный цикл изделия
такой среды привела к созданию интегрированной информационной среды, позволяющей координировать взаимодействие всех участников такой системы и создавать

единое информационное поле, включая как поставщиков,

так и потребителей.
В связи с этим в современном мире появилась новая

методология управления предприятием — Инженерный

консалтинг.
Целью данной методологии стала сбалансированная

работа всех уровней предприятия, минимизация производственного цикла в целом (а не отдельными участками,

как предлагают многие методики), уменьшение себестоимости изделия, не ухудшая его качества, постепенно

реализуя задачи с нижнего уровня предприятия (производство) на верхний уровень (стратегия развития предприятия) через конструкторско-технологическую и оперативную переподготовку бизнес-процессов предприятия,

новые технологии и автоматизацию.
На сегодняшний момент нет точного определения понятия «Инженерный консалтинг». Р.А. Бирбайер и И.Г.

Альтшулер дают следующее определение:
Инженерный консалтинг — это новая область в сложившейся в мире структуре консалтинга, основанная на:

специалистами предприятия) производственных проектов

трех типов: обосновывающих, внедренческих и тематических;

татов от рекомендуемых консультантами новых технологий на машиностроительном предприятии [2, с. 46].
Инженерный консалтинг (далее — ИК) ориентирован

на построение так называемого «умного производства»,

ориентированного на:
1)
(в т.ч. технические, технологические и экономические параметры изделия)
--------------- page: 32 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
2)
тивов и требований
3)
4)
вестициями предприятия
5)
и качеством производимых изделий
На основе ИК в настоящее время стал развиваться

такой метод построения организационной модели, как параллельный инжиниринг.
Параллельный инжиниринг (далее — ПИ) — метод,

при котором обеспечивается комплексная параллельная

разработка продукции и сопутствующих процессов, предусматривая с самого начала рассмотрение всех составляющих жизненного цикла продукции от разработки концепции до утилизации.
В основе ПИ лежит распараллеливание производственных процессов под определенные заказы потребителей, создавая многопрофильные группы специалистов

различных подразделений (конструкторов, технологов,

специалистов информационного отдела и т.д.). Иными

словами за определенным стратегическим заказом предприятия закрепляется определенная группа специалистов

различных подразделений (например, технолог, конструктор, маркетолог и т.д.), которая в режиме реального

времени может вносить изменения в проект по требованию потребителя. ПИ позволяет объединить в единый

проект даже территориально распределенных специалистов, что ликвидирует традиционные временные барьеры взаимодействия подразделений.
Но эффективная реализация такого проекта невозможна без своевременной и адекватной оценки положения предприятия, его структуры и возможностей.
Однако ИК позволяет оценить предприятие и его положение только на стадиях подготовки производства и самого производства. Кроме того, ИК при моделировании

выстраивает статическую модель преобразования предприятия. Бурный рост и развитие рынка сейчас требует

построения такой модели производства, чтобы в случае изменения требований и условий внешней среды можно было

вносить корректировки. Это привело к необходимости создания такой методологии, которая не только реализовывала нововведения, но охватывала все стадии жизненного

цикла изделия и производства не только в статической математической модели, но и в динамическом проектировании с преобразованием в реальное производство.
Такой методологией является Организационно-технический консалтинг (далее — ОТК). Данный вид консалтинга позволяет перестраивать и налаживать более

короткие связи между функциональными подразделениями за счет организации ПИ, что позволяет в короткие

сроки спроектировать и дать оценку новому изделию, заранее выявляя достоинства и недостатки за счет математической модели. ОТК по сравнению с другими методологиями не только объединяет основные характерные черты

основных направлений консультирования и проектирования, но и является более гибким по отношению к рынку,

то есть позволяет предприятиям гибко реагировать на изменения рынка, перестраивать производственные процессы в зависимости от изменений на рынке и применять

более эффективные стратегии.
ОТК — это ряд процедур, направленных на решение

всех основных проблем предприятия, оптимизацию конфликтных ситуаций, повышение эффективности производства, внедрение автоматизации, техническое перевооружение, постановку новых стратегий развития и др.,

основанных на реструктуризации предприятия с учетом

требований и задач рынка. Стоит отметить, что ОТК позволяет предприятию существенно сократить собственные

расходы путем внедрения автоматизации и наладки координации внутри предприятия, решить психологические и

организационные проблемы предприятия и первыми вывести на рынок продукцию, необходимую потребителю.

Иными словами, целью ОТК является выстраивание системы управления и производства предприятия машиностроительной отрасли в зависимости от динамики развития рынка.
Основными задачами ОТК являются:

курентов, требований потребителя и др.);

ления на основе ПИ;

ников, распределение, эффективное использование);

сотрудников, переподготовка кадрового состава, повышение эффективности труда);

тение и разработка необходимого программного обеспечения;


новой номенклатуры производимой продукции и др.
Необходимо особо отметить, что ОТК высокоэффективен при внедрении не только на новое предприятие, но и

для поднятия конкурентоспособности уже действующего.

Ведь математическая модель может учесть все нюансы и

текущее состояние предприятия, его заключенные контракты и стратегические цели. При внедрении на предприятия концепция ОТК опирается на один из методов математического моделирования — метод конечных автоматов.
Данный метод позволяет реализовать управление

всеми бизнес-процессами на протяжении всего жизненного цикла изделия с контролем в режиме реального времени.
Как было сказано выше, изделие проходит ряд определенных состояний: маркетинг, разработка продукции, материально-техническое обеспечение, подготовка производства, производство, контроль и экспертиза, упаковка и

хранение, реализация и распределение, монтаж и эксплуатация, техническая помощь в обслуживании, послепродажная деятельность, утилизация [1, с. 49].
--------------- page: 33 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
С,
5|к
3|+1;0
Рис. 2. Наступление события С и переход системы из состояния 51к в состояние 5?+1,0
по функции перехода Р1(51к,С).
Если каждому состоянию присвоить наименование 81,

то множество 8 отображает множество состояний реактивной системы (система, реагирующая на внешние действия в случайные моменты времени) на протяжении всех

12 этапов ЖЦ изделия:
8 = {81,..., 812}.
Однако каждое состояние системы 81 представляет

собой совокупность трех состояний: начальное состояние

8Ш, внутреннее состояние 81 и конечное состояние 81к.
81 = {8Ш, 81, 81к}, где ^ = 1,...,12.
Это связано с тем, что на определенном этапе система

не постоянна, а постоянно преобразуется. Например,

этап маркетинга включает в себя развитие от появления

идеи и направления запроса в службу маркетинга (8Ю)

до составления полного отчета по рынку (81к). Причем в

данном случае сам сбор информации о рынке (81) может

занимать большой промежуток времени.
При завершении какого-либо этапа, в систему поступает какое-либо событие (например, наложения требований к изделию, подписания договора и т.д.) благодаря

которому система должна перейти в следующее состояние.

Так как развитие продукции не заканчивается на утилизации (начинается новый виток жизненного цикла) в системе должно также присутствовать 12 событий. Иными

словами, С — множество событий, влияющих на переход

системы из состояния в состояние

С = {С1,...С12}
Основным ограничением является невозможность перехода системы на новый этап, если система не завершила работы на данном этапе. Иными словами, событие

только тогда имеет место, когда система перешла в свое

конечное состояние 81к в рамках данного этапа.
Так как при наступлении события С система должна

развиваться строго по заданному направлению и занять

определенное состояние системы, то мы можем полагать,

что нам заранее известна функция перехода системы из

состояния в состояние — Р = {Р1,...Р12}, где ^ = 1,...,12

(также имеет двенадцать нумераций, т.к. после утилизации начинается новый виток жизненного цикла).
Если исходное состояние системы 81к, а состояние, в

которое необходимо перейти автомату 81+1;0 при наступлении какого-либо события О, то по функции перехода

новое состояние определяется как 81+1;0=Р1( 81к,С1)

(Рис.2).
Причем нахождение системы в том или ином состоянии

и время перехода из состояния в состояние должно быть
минимизировано.
То есть состояние в следующий момент времени, зависящий от предыдущего состояния во времени будет выглядеть следующим образом
81+1;0(1;+1)=Р1((81к(1;),0), где 1 = 1,...,12 и промежуток времени нахождения системы в определенном состоянии (определенном этапе) стремится к минимуму.

При этом время длительности события О считается ничтожно малым.
Таким образом, каждое предприятие можно представить диаграммой состояний — в виде графа. Причем

вершинами данного графа являются состояния данной

системы — множество 8, а дуги, заданные функциями перехода Р^ — переходы из состояния в состояние. Данный

граф и является конечным автоматом (далее — КА)

(рис.3). Причем на каждом этапе развития КА начинает

работать из состояния 8Ш.
Следует заметить, что ОТК позволяет не только автоматизировать процессы производства. Внесение в функции

перехода и другие переменные величины определенные

ограничения или условия, система может существенно сократить не только выполнение определенных стадий, но и

смоделировать внедрение новых проектов, а значит позволяет существенно сократить не только временные ресурсы, но и финансовые издержки, что немаловажно в

кризисный и посткризисный период. Кроме того, для российской промышленности свойственна многозадачность

(тогда как в западных странах предприятия обычно ориентированы в основном на стратегические задачи предприятия).
Необходимо особо отметить, что ОТК высокоэффективен при внедрении не только на новое предприятие, но

и для поднятия конкурентоспособности уже действующего. Ведь математическая модель может учесть все нюансы и текущее состояние предприятия, его заключенные

контракты и стратегические цели. Конечно, данный метод

имеет ряд недостатков (например, необходимости изменения структуры коллектива может привести к росту

конфликтности, работа на многих проектах должна быть

спланирована и четко выполняться, чтобы не «накладывались» проекты с одними и теми же сотрудниками, нововведения всегда требуют существенных затрат на развитие

кадров и др.). Однако при внедрении ОТК, предприятие

получает возможность не просто улучшить свое производство, но и получает хорошую гибкую базу для дальнейшего развития.
--------------- page: 34 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 3. Жизненный цикл изделия и конечный автомат
Литература
1.
цикла изделий машиностроения», Изд.: Асаёет1а, 2007, — 304 с.
2.
2-е изд., перераб., доп. М.: Дело, 2007, — 232 с., ил.
3.
4.
Материалы, предоставленные компанией «ГЕТНЕТКонсалтинг».

Официальный сайт ттт.ке!пе!.ги. Дата обращения: 24.01.2011
оптимизация выполнения строительно-монтажных работ при неблагоприятных

климатических условиях
Григорьев Я.Ю., кандидат физико-математических наук, доцент;
Григорьева А. Л., кандидат физико-математических наук, доцент

Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
После революции индустриализация страны потребовала интенсификации всего народного хозяйства

страны, в том числе, и строительства. Отсюда и появилась

необходимость введения круглогодичного режима строительства.
Всесезонность строительства вызвала необходимость

в разработке дополнительных мероприятий, необходимых

для компенсации агрессивности климатических факторов

с целью обеспечения требований, предъявляемым к технологическим процессам.
--------------- page: 35 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Сущность этих мероприятий заключается в привлечении дополнительных ресурсов (материальных, энергетических, трудовых и т.д.), которое неизбежно привлечет

к удорожанию строительства.
Выполнение СМР в зимних (экстремальных климатических условиях) сопровождается снижением уровня производительности труда, этот факт общеизвестен.
Современная практика учета агрессивности климатических факторов в зимнее время на нормативном уровне

основана на разбиении территории страны на 8 климатических зон, для каждой из которых, определен удельный

вес зимнего периода в году в процентном отношении. Это

приводит к значительным расхождением в ряде пунктов

каждой зоны, которое вызвано геоморфологическим характеристиками местности (формы рельефа, высота над

уровнем моря и т.д.).
Таким образом, сложившаяся практика не позволяет

точно определить объемы дополнительных ресурсов, необходимых для производства работ в зимнее время и размерность снижения уровня производительности труда.
На основании анализа сложившейся теории и практики учета агрессивности климатических факторов, гипотетически полагаем, что для обеспечения объективности

ценообразования, планирования и организационно-технологического проектирования необходимо решить следующие задачи:

менные ряды прогнозируемых уровней производительности труда для каждой группы работ, объединяющим

в своем составе технологические процессы, имеющие

схожие свойства и ограничения при производстве в зимнее

время в пределах специализации рассматриваемой организации на годовой период;

нения всех технологических процессов среди множества

возможных, основанном на критерии минимизации стоимости выполняемых работ;

передислокации работ в положение на календарной линейке и изменению интенсивности работ, соответствующее

достижению минимальности затрат всего комплекса работ.
Постановка первой задачи основана на метеорологической изученности всей территории страны, которая

различна. Критерием изученности служит глубина исторического периода метеорологических наблюдений, которая, по критериям Госкомгидромета является изученной (полной), если она составляет [1]:
температура воздуха — 30—50 лет;
температура почвы — не менее 10 лет;
максимальная глубина промерзания почвы — 25—30

лет;
расчетная толщина стенки гололеда — 25—30 лет;
расчетная ветровая нагрузка — не менее 20 лет.
Если, отсутствует или не соответствует приведенным

критериям, хотя бы одно из условий, то регион считается

недостаточно изученным.
Неизученным считается регион, в котором отсутствует

репрезентативный пост, который находится на удалении,

позволяющем осуществлять перенос ее данных на территорию стройплощадки.
В последнем случае, на основании [1], выполняется

комплекс инженерно-гидрометеорологических изысканий, состав и содержание которых зависят от цели производства изысканий.
С позиций основных положений математической статистики, аппроксимация временных рядов правомочна

при наличии четырех и более рядов.
Основная часть климатических факторов — температура, ветровые характеристики, влажность, атмосферное

давление и т.п., образуют непрерывно дифференцируемые временные ряды, образующими систему, называемую погодой.
Наряду с климатическими факторами, образующих непрерывные ряды, в природе имеют место атмосферные

явления, например: гроза, дождь, снегопад, метель, поземка, изморозь и т.п. Закономерность возникновения

таких явлений, описывается кусочно-непрерывными функциями, носит сложный многофакторный характер. Определение закономерностей в возникновении которых и

составляет одну из главных задач метеорологии, но не является строительной задачей.
Исследования непрерывных временных рядов температуры, силы ветра, влажности и других климатических

факторов, позволили установить линии трендов и аппроксимировать их полиномиальными выражениями с коэффициентом корреляции, близким к 1, в то время, как

попытки аппроксимировать линии трендов линейной, показательной и степенной зависимостью, оказались неправомочными [2].
Несмотря на сложность прогнозирования атмосферных явлений, необходимость которых актуальна, так

как, некоторые из них, например, осадки более 5 мм в

сутки, приводят к полной остановке производства СМР

под открытым небом.
Учет таких явлений возможен посредством стохастического анализа частотности этих явлений.
Практически, безусловное решение этой проблемы

возможно при наличии доброкачественного метеорологического прогноза.
Оптимальный выбор технологических процессов основан на исследовании чувствительности технологических

процессов к агрессивности климатических факторов.
Выбор основан на определении границ между летней

и зимней областью в п — мерном пространстве числовых

полей климатических факторов, чувствительность к агрессивности которых для данных технологических процессов максимальна. Так же определяется граница, за

пределами которой, выполнение рассматриваемого технологического процесса невозможно.
В качестве критериев такого анализа, необходимо использовать ограничения, приведенные в нормативных источниках (СНиПы, СН, СП и т.д.).
--------------- page: 36 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Если, в нормативных источниках отсутствуют те или

иные критерии, они должны быть определены на основании экспериментальных или теоретических исследованиях.
В настоящих исследованиях, доказано, что в климатических условиях Хабаровского края, наибольшую агрессивность к основным общестроительным технологическим процессам, проявляют экстремальное значение

отрицательных температур и ветра [2]. В общем виде, характеристики таких областей будут выглядеть следующим

образом (рис. 2).
На рис. 1 показана поверхность, описывающая регрессионную зависимость между параметрами (Т — температура, Ш — скорость ветра) от коэффициента производительности СМР — у. Данная зависимость описывается

уравнением вида:
у = 0,9988 - 0,0003Г2 - 0,002Ж2 (1)
Поверхность (1) указывает на области допустимой работы при определенных климатических условиях.
На рис. 2 выделены три области, первая из которых

соответствует нормальным климатическим условиям, в

которых технологический процесс выполняется без дополнительных мероприятий. Вторая область, градуированная по оттенкам серого, соответствует климатическим

условиям, при которых необходимо выполнять дополнительные мероприятия, причем, объем и стоимость этих

мероприятий увеличивается по мере продвижения к границе возможности выполнения технологического процесса (на рисунке — по мере затемнения растра). За пределами этой границы выполнение рассматриваемого

технологического процесса невозможно и запрещено на

нормативном уровне.
В регрессионном анализе область, в которой выполнение технологического процесса происходит в обычном

режиме, описывается системой уравнений:
1/У > О,
п.т.гг
где С — критическое значение температуры, утвержденное ГОСТом.
Область, в которой выполнение технологического процесса требует разработки дополнительных мероприятий,

описывается системой вида:
(
0,9988 - 0,0021 • XV2 - 0,0003 ■ Т2 - С > О,

Литература
где С1 — значение параметра Т, при котором выполнение технологического процесса не возможно при любых

дополнительных условиях.
Математическая модель, состоящая из (1), (2) и (3)

описывает технологический процесс с учетом климатических областей, как требующих дополнительных мероприятий, так и происходящий в идеальных условиях.
Выполненный анализ технологий по данной методике

обогащает технологию строительного производства и

предъявляет дополнительные требования системного характера к содержанию нормативных источников, регламентирующих строительную технологию.
Постановка и решение задачи требующей дополнительных мероприятий основано на минимизации стоимости строительства путем изменения топологии

календарной сети с одновременной оптимизацией продолжительности выполнения отдельных работ.
Решение этой задачи состоит из двух параллельных

этапов.
Первый заключается в определении удорожания стоимости выполнения работ за счет возрастания агрессивности климатических факторов по мере передислокации

работы с календарного промежутка времени, с относительной низкой агрессивностью климатических факторов

в период с более высокой. То есть, на этом этапе определяется непосредственно «зимнее удорожание», сущность

которого можно сформулировать следующим образом —

зимнее удорожание выражается увеличением стоимости выполняемых работ в неблагоприятный

(зимний) период и численно равное стоимости дополнительных мероприятий, необходимых для компенсации агрессивности климатических факторов

в условиях данного строительства и компенсации

снижения уровня производительности труда путем

увеличения фонда заработной платы.
С позиций экономики — зимнее удорожание и

будет объективно установленной платой за производство СМР в экстремальных климатических условиях.
Снижение уровня производительности труда неизбежно при производстве СМР в экстремальных климатических условиях. Этот факт общеизвестен и объясняется физиологическими возможностями человека,

которые снижаются в суровых климатических условиях,

и как следствие — падает уровень производительности

труда. Учет такого снижения и будет составляющей второго этапа.
1.
утеплении // Промышленное и гражданское строительство. ООО «Издательство ПГС», 2005 — 200с.
2.
него Востока и Крайнего Севера//Промышленное и гражданское строительство. ООО «Издательство ПГС»,

2003 - 230 с.
3.
--------------- page: 37 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Классификация последовательностей, порожденных близкими скрытыми

марковскими моделями, при наличии шума
Гультяева Т А., ассистент; Попов А. А., доктор технических наук, профессор

Новосибирский государственный технический университет
По своей природе скрытые марковские модели (СММ)

позволяют непосредственно учитывать пространственно-временные характеристики последовательностей

и поэтому получили широкое применение [1], [2]. Имея

хорошие описательные способности, СММ не всегда демонстрируют необходимые дискриминирующие свойства,

важные для задач классификации.
Задачу классификации будем понимать в следующем

смысле. Имеется исходное множество объектов, разделённых экспертом на классы (обучение с учителем). Из

него каким-либо способом отбирается часть объектов,

образующих обучающую выборку. Требуется построить

алгоритм, способный классифицировать произвольный

тестовый объект из исходного множества.
СММ полностью описывается ненаблюдаемой

(скрытой) марковской цепью, вероятностями наблюдаемых символов и вероятностями начальных состояний:

Ь = ( А, В , п) . В данной работе рассматривается случай,

когда функция распределения вероятностей наблюдаемых

символов описывается смесью нормальных распределений. Параметры смеси задаются таким образом, чтобы

скрытое состояние ассоциировалось лишь с одним своим

наблюдаемым состоянием.
Традиционно при использовании СММ используется

классификатор, основанный на отношении логарифмов

функций правдоподобия: последовательность О считается порожденным моделью Ь , если выполняется:
1п 1(О | Ь) > 1п 1(О | Ь).
Зашумление производилось по двум различным

схемам:
у = (1 -ш)• и + ш •е,
у = ■
\и Ри =1 - Р,
к Ре = Р.
(2)
(3)
Схема (2) использовалась для моделирования аддитивного шума, а (3) — для вероятностного шума. Оба случая

также подразделялись на схему с шумом, имеющим одинаковые параметры в каждом скрытом состоянии модели,

и схему с разными параметрами.
Исследования проводились при следующих условиях. Две модели определены на одинаковых по структуре

скрытых марковских цепях и различаются только матрицами переходных вероятностей:
р 0.1
0.7
0.
р
АЬ1 =
0.2
0.2
0.6
, АЬ =
, 08
0.1
01,
V
Аь =
^и.1+а

0.2
и.8 - а
и.7 - а

и.2+а

0.1
0.2

и.6 - а

и.1+а
Иначе — считается, что последовательность порождена моделью Ь . При неизвестных параметрах моделей

Ь и Ь сначала производится их оценка (например, с использованием метода максимального правдоподобия [1]).
Если конкурирующие модели близки по параметрам, а

наблюдаемые последовательности не являются чисто гауссовскими последовательностями, то традиционная техника классификации с применением (1) далеко не всегда

дает приемлемые результаты.
Для приближения к реальной ситуации все наблюдаемые последовательности при моделировании подвергались искажению. Задача состояла в сравнении в этих

условиях возможностей традиционной методики классификации, основывающейся на (1), с классификатором к

ближайших соседей (кNN) в пространстве признаков, в

качестве которых использовались первые производные

от логарифма функции правдоподобия по элементам матрицы А двух моделей Ь и Ь[3]. Предложенная схема

классификации описана в [4].
Параметры гауссовских распределений для

моделей Ь и Ь выбирались одинаковыми:
= 0, /л,2 = 5, = 10, ах =&2 = °з = 1.
Вероятности начальных состояний также совпадали:
п = (1, 0, 0).
Обучающие и тестовые последовательности моделировались по методу Монте-Карло. Для проведения экспериментов было сгенерировано по 5 обучающих наборов

последовательностей. К каждому набору этих последовательностей моделировалось по 5 тестовых наборов.

Каждый набор содержал по 100 последовательностей для

каждого класса. Таким образом, всего было смоделировано 10 • К1еагп обучающих и 1000 тестовых последовательностей. Здесь К1еагп — это количество обучающих

последовательностей в каждом классе. Результаты классификации усреднялись.
Исследования проводились при разном уровне шума

(О и р , различной длине последовательностей Т , степени близостей моделей по матрице А , количестве обучающих последовательностей К1еагп . В качестве распределения шума было выбрано распределение Коши, т.к.
+ а
--------------- page: 38 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
это распределение имеет тяжелые хвосты и часто используется как некий индикатор в исследованиях, связанных с

робастными методами оценивания параметров. Это было

сделано для того, чтобы посмотреть, как ведет себя традиционный классификатор в сравнении с классификатором,

базирующимся на кNN.
Ниже приводится сравнение качества классификации

зашумленных последовательностей при используемых

схемах (2) и (3) для шума с одинаковыми параметрами в

каждом скрытом состоянии и с разными параметрами в

скрытых состояниях.
Далее на всех рисунках график, отражающий результаты классификации для кNN, имеет пунктирную линию,

а график для традиционного подхода — сплошную линию.
На рис. 1 (а) — рис. 8 (а) приведены зависимости процента верно классифицированных последовательностей

при распределении ошибок по закону Коши с параметрами, одинаковыми для каждого скрытого состояния:

е У С(0, 0.1) , и на рис. 1 (б) — рис. 8 (б) — по закону

Коши с параметрами разными для каждого скрытого состояния: е1 У С(0,0.1), е2 У С(5,0.1), е3 У С(10,0.1).
На рис. 1 — 4 приведены зависимости для аддитивного шума. При этом параметры (если в зависимости от них не изменялись проценты классификации на графиках), заданы следующим образом:

а = 0.1, Т = 100, К1еагп = 100, ® = 0.1.
По рис. 1 видно, что при шуме, одинаковом в каждом

скрытом состоянии (рис 1 (а)), идет снижение качества

классификации, в то время как при шуме, разном в

каждом скрытом состоянии, наблюдается постепенное

увеличение процента верно классифицированных последовательностей (рис. 1 (б)). Это объясняется тем, что во

втором случае шум воспринимается не как искажение, а

как наблюдаемый сигнал, т.к. параметры смещения шума

и нормальных распределений для СММ ^ и Л совпадают.
На рис. 2 наблюдается одинаковый характер зависимостей: чем модели дальше по параметру а , тем выше

процент верной классификации как для стандартной методики, так и для кNN.
На рис. 3 (б) наблюдается интересный эффект: с увеличением длины последовательностей процент верно

классифицированных последовательностей остается на

одном и том же уровне (около 60%).
На рис. 4 наблюдается то, что увеличение числа обучающих последовательностей не влечет увеличения качества классификации, причем для кNN наблюдается

эффект переобучения: снижение процента верной классификации при росте К1еагп.
На рис. 5—8 приведены зависимости для вероятностного шума. При этом параметры (если в зависимости от них не изменялись проценты класси-
а)
Рис. 1. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей от уровня шума а
а)
Рис . 2. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от параметра близости моделей й
--------------- page: 39 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
0 100 200 300 400 500
а)
б)
Рис . 3. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от длины последовательности Т
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Юеагп
50 100 150 200 250 300 350
0
а)
Рис . 4 . Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от количества обучающих последовательностей в каждом классе К1еагп
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
а)
Рис . 5. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от вероятности возникновения шума р
фикации на графиках) заданы следующим образом:
а = 0.1, Т = 100, Ккап = 100, р = 0.1.
На рис. 5 наблюдается постоянное снижение процента

верной классификации (при р ^ 0.6 ).
Характер зависимостей, приведенных на рис. 6 — рис.

8 аналогичен зависимостям на рис. 2 — рис. 4.
Судя по проведенным исследованиям, можно сделать вывод, что предложенный классификатор, базирующийся на метрическом алгоритме классификации кNN,

имеет процент верно классифицированных зашумленных

последовательностей выше, чем классический классификатор, основывающийся на отношении логарифмов функций правдоподобия. Следует также отметить более пологое изменение графика, отображающего процент

верной классификации для кNN, в сравнении с графиком

для традиционной методики. Это объясняется тем, что ис-
--------------- page: 40 -----------
40
учёный
Международная заочная научная конференция
а)
Рис . 6. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от параметра близости моделей а при вероятности возникновения шума: Р = 01
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
а)
Рис . 7. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей

от длины последовательности Т
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
К1егап
0 50 100 150 200 250 300 350
50 100 150 200 250 300 350
а)
Рис . 8. Зависимость процента верно классифицированных последовательностей
от количества обучающих последовательностей в каждом классе
Ке
Т
0
%
0
пользуемый шум, распределенный по закону Коши, относится к распределениям с тяжелыми хвостами, и в этих

условиях оценки параметров базового нормального распределения, полученные по методу максимального правдоподобия, становятся смещенными.
Используя модель шума, имеющего разные параметры

в каждом скрытом состоянии, в целом получаются резуль-
Литература
таты, сходные с результатами классификации при шуме с

одинаковыми параметрами. Однако классификатор, основанный на кNN, в данном случае выигрывает в сравнении

с традиционной методикой классификации в среднем на

20 %, что является весьма существенным аргументом для

применения предложенного метода при классификации

реальных зашумленных сигналов.
1.
// Ргасееёшдз о! Ше 1ЕЕЕ. - 1989. - 77 (2). - Р 257-285.
--------------- page: 41 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
2.
ступа: Ьйр://рег5о.1е1есот-рап51есЬ.й-/~сарре/ёос5/ЬттЫЬ.Ыта1
3.
скрытых марковских моделей при длинных сигналах / Т.А. Гультяева // Сборник Научных трудов НГТУ.. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. — № 2(60). — С. 47—52.
4.
Информатика и проблема телекоммуникаций: Материалы российской науч.-технич. конф. — Новосибирск:

Изд-во СибГУТИ, 2010. - Том I. - С. 52-54.
Аэрационный дренаж в условиях Туркменистана
Данатаров А., кандидат технических наук, докторант

Туркменский сельскохозяйственный университет, Ашгабат
Зиттагу: И ^з ез(аЬНзНей 1На1 ^п#иепсе о/аегаИоп йгатаде оп Vойпо-а^^, заИ апй Шегта1 тойез о/зоИ ^з зНотп

^п ^пс^еазе о/та^ег сопйисШНу зоИ апй езреааНу агаЫе зо1е Нопгоп 1На11Не тещЫргоюШз е#есШе геМзМЬиНоп

Ш Шскпезз о/а#1е о/ а дгоипй оп а11 Из йер1Н. ЛсИюе гедиЫюп о/ а то^з^и^е, заИз апй Неа1 т зоН тИН ргезепсе о/

аегаИоп йгатаде Наз е#есШе ^п#иепсе оп ргойисШИу о/ а соИоп апй езрес^а^^у оп оШ кпда1ей НеаVу зоШ о/ ап

апй гопе. ЯезиИз о/ехрегтеп1а1 сНеск НаVе соп^гтей апа1уИса1 аззитрИопз о/ефаепсу о/аррйсаНоп о/аегаИоп

йгатаде оп соИоп зуз^етз.
Кеу шогёз: о/аегаИоп йгатаде оп соИоп зуз^етз.
В связи с интенсификацией производственных процессов в сельском хозяйстве возникла проблема уплотняющего воздействия машинно-тракторных агрегатов

на почву, что отрицательно сказалось на ее плодородии

и эффективности возделывания сельскохозяйственных

культур. Увеличение массы тракторов, комбайнов и других

машин приводит к уплотнению не только пахотного, но и

подпахотного горизонта почвы до глубину 1 метра. Степень уплотнения почвы зависит также от физико-механических свойств почв, вида возделываемых культур, природно-климатических и других условий.
Основное назначение аэрационного дренажа — улучшения водно-воздушного, солевого и теплового режимов

тяжелых почвогрунтов с целью повышения плодородия и

урожайности сельскохозяйственных культур.
Технология устройства аэрационного дренажа должна

призвана для обеспечения эффективности и долговечности его работы. Но до настоящего времени такой

дренаж применялся и изучался лишь в зоне осушения в

качестве кротового дренажа, т.е. для отвода излишних вод.

Влияние его на почвенные процессы в аридной зоне пока

не исследовано, хотя важность проведение таких исследований диктуется насущными потребностями сельскохозяйственного производства.
Моделирование работы дренажа свидетельствует о

том, что интенсивность поступления воды в дрену определяется коэффициентом фильтрации и водоотдачи надрен-

ного слоя грунта, из которого происходит сброс гравитационной воды. Кроме того, рабочие органы, применяемые

для нарезки дрен, имеют большие тяговые усилия, в результате образования пластично-упругих деформаций

грунта в нижней части ножа. В этой зоне грунт, вытесняемый рабочим органом, вдавливается в боковые стенки
щели, не разрушая его к дневной поверхности. Критическая глубина резания рабочими органами данных типов

определяет значительные тяговые усилия базовых машин.

Поэтому нарезка аэрационного дренажа в зоне орошаемого земледелия не нашла широкого применения.
Конструкции кротовых дрен представляют собой полость с надренной щелью. Щель и уплотненная стенка

кротовин являются основным недостатком данных конструкции, т.к. происходит разрушение структуры грунта

околодренной зоны. При водонасыщении грунт начинает

набухать, препятствуя притоку воды к дрене, а вода, пос-

тупаемая через щель, приводит к размыву и разрушению

свода дрен.
Предметом нашего исследования явилась разработка

новой технологии эффективного аэрационного дренажа,

как одного из основных и доминирующих агромелиоративных приемов улучшения состояния тяжелых почв на

хлопковых полях Туркменистана. Технология нарезки аэ-

рационного дренажа разработана с учетом грунтовых условий и биологических требований к развитию корневой

системы хлопчатника, которая основана на разрыхления

подпахотных слоев и нарезке в монолите грунта перпендикулярно основному дренажу водоаккумулирующих кротовых спаренных дрен на глубину 500—600 мм и на расстояния 600—900 мм.
Опыты, проведенные на опытных участках совхозов

«Ак-Алтын», «Целинный» и имени Магтымгулы Каракумского района Марыйской области показали, что на

хлопковых полях оптимальная глубина нарезки аэра-

ционного дренажа составляет 0,6 м. При близком заложении до 0,4 м происходила значительная деформация

кротовин, т.к. они формировались практически в зоне

объемного рыхления грунта. При заложении аэрацион-
--------------- page: 42 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
ного дренажа на глубине 0,7—0,9 м более сильного влияния на водно-воздушный и солевой режимы практически

не наблюдалось. При увеличении глубины нарезки до 0,9

м возрастали тяговые усилия, кроме того, эффективность

аэрационного дренажа в данном случае сильно снизилась

из-за увеличения удельных энергетических затрат.
Установлено, что при нарезка аэрационного дренажа

в аридной зоне позволяет улучшить водно-воздушный

режим почвы за счет перераспределения влаги нижележащие подпахотные горизонты и ее аккумуляции в

грунтовом массиве 0—60 см по глубине. При этом значительно улучшается экологическая обстановка, сокращается поливная и промывная норма до 30%, предотвращаются повышения уровня грунтовых вод и процесс

засоления. Для осуществлений нарезки аэрационного

дренажа разработана конструкции рабочего оборудования НАД-2—60, которая в 1990 году прошли ведомственный приемочный испытания и рекомендована к

широкому внедрению в хозяйствах республики [2,3]. Новизна технического решения рабочего оборудованиям

защищена авторским свидетельством [1]. Технико-экономические расчеты показали, что нарезка аэрацион-

ного дренажа позволяет снизить эксплуатационные расходы до 30%, обеспечить оптимальной водно-воздушной

режим почвы в аридной зоне и повышает урожайность

хлопчатника в среднем 7,4 ц\га [2,3,4].
Литература
1.
2.
лодой ученый» ежемесячный научный журнал. Чита. 2010. №8. с.83—91.
3.
ренции. 16—17 сентября 1993г. Экологические проблемы при орошении и осушении: часть I. —Киев. —с.7—8.
4.
зяйство. Международный научный журнал —Москва. 1994. №2. с. 34 — 36.
5.
Международной конференции 24—26 ноября 2010. Образование, наука, спорт и туризм в эпоху Великого воз-

раждения. Ашгабат. с. 234—235.
рыхлительные агрегаты нового поколения в условиях аридной зоны
Данатаров А., кандидат технических наук, докторант

Туркменский сельскохозяйственный университет, Ашгабат
ТНе аЬоюетепИопей сНагайепзИсз а11от из 1о йе1егтте 1Не риШпд ргеззиге о/зоИ сиШпд ^п соигзе о/сНапде о/

розШоп о/ 1ееШ оп 1Не пррег Ь1айе йиппд 1ауегей сиШпд о/ зоИ И ^з кпотп 1На1 сЫр 1оайтд о/зоИ оп зиЬсгШса1

йер!Н ^з 20—25 % 1отег 1Нап И ^з а1 оVе^с^Шса^ йер!Н ^.е. те тау сопс1ийе 1На1 Ьу из^пд о/ Шз е$ей ^п Ь1айе з1гисШе

те тау 1отег 1Не риШпд ргеззиге аз сотрагей тИН рШп Ь1айе. №е НаVе а1зо аггюей а1 сопс1изюп 1На1 /о^^от^пд 1Не

асШе ^п#иепсе о/ зиЬзиг/асе зоИ 1еюе11Шаде а тисН тоге зойй гоо11ауег о/ зоН ^з /огтей, 1На1 Ш Из Ыт, ргото1ез

1Не ^пс^еазе о/На^ез1 о/сиШюа1ей сгорз.
Современное земледелие на такой огромной территории,

как страны СНГ, нуждается в различных рабочих органах и орудиях, как для основной, так и для поверхностной обработки почвы [2]. Внедрение интенсивных технологий с использованием энергонасыщенных и тяжелых

агрегатов увеличило уплотнение почвогрунтов и ускорило

образование почвенной уплотненной подошвы. В числе

важнейших показателей плодородия, таких, как глубина

пахотного слоя, кислотность почвенной среды, запасы

подвижных элементов питания, на первом месте стоит

содержание в почве гумуса и свежего органического вещества, его качественное состояние. Для улучшения

таких почв применяют рыхлители, щелеватели и кротова-

тели. Применение таких агромелиоративных орудий направленные на ускорение фильтрации поверхностных вод
способствует аккумуляции влаги в почвенном профиле и

ускоряет сбор избыточных вод. Из них наиболее широко

применяемым методом регулирования водно-физических

состояний почв является кротовой дренаж.
Цель исследований заключалась в разработке приемов

повышения эффективности орошения за счет глубокого

рыхления уплотненных почв с неблагоприятным мелиоративным состоянием, обеспечивающих получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Задачу

о влиянии рыхления-кротования на увеличение аккумулирующей емкости почвы решаем теоретическим путем,

рассматривая неустановивщую фильтрацию воды в двухслойном грунте. В качестве верхнего слоя рассматриваем

разрыхленный грунт вплоть до глубины залегания грунтовых дрен, в второй — грунт ниже кротовых дрен [3].
--------------- page: 43 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Аккумулирующей способность аэрационного дренажа

рассматривается исходя из анализа составляющих водного

баланса и установившейся фильтрации воды в двухслойной

среде. Применительно к тяжелым почвам исходим из следующих предпосылок: минеральные почвы имеют атмосферный тип водного питания; уровень ГВ залегает достаточно глубоко, и влагообмен происходит в 2-3 метровом

слое [3]. Одним из основных условий по дренажному стоку

является отвод излишка влаги из поверхностного слоя в

течение 3 суток, т.е. имеем временный характер, который

определяется проводимостью почвы. Продуктивный запас

влаги определяется порозностью и объемной массой

почвы. Известно, что проведение агромелиоративных

приемов значительно повышает данные показатели почвы.

При этом заметно увеличивается объем дренажного стока,

а увеличение уровенного режима под влиянием рыхления-

кротования почвы приводит к более благоприятному перераспределению влаги в данной зоне. Изменение проводимости и коэффициента фильтрации по истечению времени

практически стабилизируются, по истечению 2-3 год, на

глубине 50-60 см после проведения рыхления-крото-

вания. Новизна технического решения рабочего оборудованиям защищена авторским свидетельством [1]. Раскопки дрен позволили прийти к выводу, что в почвах с

тяжелым механическим составам, основной приток к

дренам происходил через наружные стенки, т.к. коэффициент фильтрации грунта в междренном пространстве был

менее чем в монолите. Однако, благодаря наличию двух

спаренных кротовин, интенсивность поступления воды в

дрены была значительно больше чем в одиночные дрены.

Следует отметить, что при данной конструкции аэрацион-
Литература
ного дренажа количество воды, отводимой дренажем по

сравнению с притоком воды непосредственно через щель

в дрену, уменьшилась и практически определялось фильтрационными способностями грунта. Благодаря такой

конструкции аэрационного дренажа, схема притока воды

к дренам значительно изменилась, что позволило снизить

градиент напора, а следовательно, и предотвратить суф-

фозионный вынос частиц грунта. Установлены зависимости расчета тяговых сопротивлений кротователей, учитывающие конструктивно новые решения нож-стойки и

дренеров, позволяющие снизить энергоемкость процесса

разрушения грунта на 20-25%. Разработана методика

выбора рациональной области использования аэрацион-

ного дренажа и оптимизации основных параметров крото-

вателей.
Таким образом, в конструктивном плане рыхление-

кротование вполне эффективно как агромелиоративный

прием, улучшающий водно-физические свойства почвы

на глубине 50-60 см в комбинации с материальным дренажем. Проводимость почвы находится в прямой связи

с коэффициентом фильтрации и остаточной разрыхлен-

ностью почвы. Известно, что усилие резания грунта на до-

критической глубине на 20-25% менее чем при закри-

тической, т.е. используя данный эффект в конструкции

ножа можем снизить тяговое усилие по сравнению со

сплошным ножом. Технико-экономические расчеты показали, что нарезка аэрационного дренажа позволяет

снизить эксплуатационные расходы до 30%, сократить

поливную норму на 15%, обеспечить оптимальной водновоздушной режим почвы в аридной зоне и повышает урожайность хлопчатника до 7,7 ц\га.
1.
№28.
2.
обработки почвы в острозасушливых условиях Нижнего Поволжья. Диссертация доктора технических наук.

Волгоград 2006. С. 4-402.
3.
учно-практический журнал №1. Проблемы освоения пустынь. 1999. - с. 85-89.
Эффективность нарезчика аэрационного дренажа на тяжелых почвах

аридной зоны
Данатаров А., кандидат технических наук
Туркменский сельскохозяйственный университет (Туркменистан)
Отмечено, для нарезки аэрационного дренажа (АД) и рыхления подпахотного уплотненного слоя теоретически и экспериментально исследованы и разработаны оптимальные параметры АД и глубокорыхлителя.

Обоснована технология нарезки АД и рыхления подпахотного слоя глубокорыхлителем; которая позволяет

улучшить агротехнические показатели работы орудий при наименьших затратах. При этом значительно

улучшается экологическая обстановка, сокращается поливная и промывная норма до 30%, предотвращаются повышения уровня грунтовых вод и процесс засоления. Технико-экономические расчеты показали, что
--------------- page: 44 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
нарезка АД позволяет снизить эксплуатационные расходы до 30%, обеспечить оптимальной водно-воз-

душнойрежим почвы в аридной зоне и повышает урожайность хлопчатника до 10 ц\га.
АдаЬап ^апа1:а^оV
ТНе Тигктеп ^п^Vе^5йу о? АдпсиНиге
И ^з з(а(вй 1На1 /ог 1Нв ргосвзз о/р1оидНпд Ьу теапз о/ авгаИоп йттаде апй прртд о/ сотрас^вй зиЬзиг/асв

1ауег о/зоН, орИта1 рагатв^вгз о/авгаИоп й^а^падв апй йввр пррвг НаVв Ьввп йи1у 1вз1вй апй тогквй оШ. ТвсНп^^ив

о/ р1оидНШд Ьу твапз о/ авгаИоп й^а^падв апй прртд о/ сотрас1вй зиЬзиг/асв 1аувг о/ зоН Ьу йввр пррвг Наз

Ьввп ^изН$вй; шЫсН, Ш Из Шп, а11отз 1о впНапсв адго1всНтса1 рвг/огтапсв о/ адпсиИит1 Шр1втвп1з тИН 1вазI

вхрвпйИигв о/Итв апй соз!з. Арай/гот Шз, втмоптвп1а1 сопйШопз агв ^тр^0Vвй, га1вз о/ШдаНоп апй тазНпд

о/ зоН агв гвйисвй йотп 1о 30%, 1Нв дгоипй-та^вг 1вюв1 аз тв11 азргосвзз о/заНтгаПоп о/ зоН агв Натрвгвй апй

в$,авпйу Штайвй. ТвсНтса1 апй всопотм зЫМвз НаVв р^0Vвй 1На1 р1оидНпд о/зоН Ьу твапз о/авгаИоп й^а^падв

ргото1вз гвйисИоп о/орвгаИпд соз!з йотп 1о 30%, р^0V^йвз орИта1 та1вг-ак 1вюв1 о/зоН ш апй гопв апй ^а^звз 1Нв

1вюв1 о/сгор сарасИу о/соИоп р1ап1 ир 1о 10 ^шп^а^з рвг Нвс^агв.
Кеу шогёз: АдпсиИига1 а§огвз1аПоп тасНШвгу - НАД-2—60 п апй гопв.
Одним из важнейших требований агротехники хлопчатника является выполнение ежегодной глубокой зяблевой пахоты с изменением фактической ее глубины по

годам для уничтожения «плужной подошвы». На почвах

с менее глубоким плодородием слоем пашут на полную

глубину его и одновременно проводят мероприятия по

углублению пахотного слоя. Глубокая пахота, улучшая

водно-воздушный и пищевой режим почвы, создает также

благоприятные условия для роста и развития стержневого

и боковых корней хлопчатника. Перенесение вспашки на

весну сопряжено с ухудшением условий жизни, запозданием в развитии хлопчатника и понижением его урожая.
Одним из отрицательных факторов, который ухудшает водно-физические состояния почв, является уплотнение почв - движителями сельскохозяйственных машин

и орудий. Для улучшения таких почв применяют рыхлители, щелеватели и кротователи. Применение таких мелиоративных орудий направленные на ускорение фильтрации поверхностных вод способствует аккумуляции

влаги в почвенном профиле и ускоряет сбор избыточных

вод. Из них наиболее широко применяемым методом регулирования водно-физических состояний почв является

кротовой дренаж. В дрену и почву поступают и воздух, и

тепло, а с воздухом и водой - микрофлора и микрофауна.

Происходит оживление биологической деятельности, а

также возникает процесс химического выветривания
почвы в присутствии воды, кислорода и углекислоты, что

в совокупности повышает плодородие почвы. Дело в том,

что после полива в почве над дреной, главным образом,

оседает весь плотный осадок из поливной воды как минеральный, так и органический. Благодаря этому улучшается структура почвы, отводится излишек влаги из сельскохозяйственных угодий, происходит аэрация почв, в

результате повышается урожайность культур.
Влияние конструкции аэрационный дренаж (АД) на

устойчивость и эффективность работы, для опыты, проведенные на опытных участках совхозов «Ак-Алтын»,

«Целинный», имени Магтымгулы Каракумского района

показали, что на хлопковых полях оптимальная глубина

нарезки АД составляет 0,6 м.
Для исследования были выбраны массивы грунта с высокой степенью однородности, прочность С=18±1 ударов

ударника ДорНИИ; влажность по массе О= 21,1% (ар-

гелит); прочность С = 4±1; влажность О = 25,9% (лессовидная глина). Данные исследования позволили выявить

физику процесса резания грунта рабочими органами.
Конструкции устройства нарезки АД прошли ведомственные приемочные испытания Госагропрома Туркменистана. С 1990— 1994г.г. на объектах хлопководческих

хозяйств выполнен АД на площади более 90 тыс. га. За

истекший период внедрено более 60 кротователей.
При этом значительно улучшается экологическая обТаблица
Основные технические характеристики кротователей-рыхлителей
Наименование показателей
РК-1,2
ГРХ-2-50
ПЧС-10-40
НАД-2-60
Базовый трактор
Т-130
Т-4А
К-701
Т-4А
Тип машины
навесная
навесная
навесная
навесная
Глубина рыхления - кротования
60
3
О
1
СЛ
о
40
60
Глубина захвата, см
180
180
384
180
Рабочая скорость, км/ч
2
5
1
00
6,
8
1
3
4
1
СЛ
Число стоек-ножей, шт
2
2
0
7
8
2
Масса оборудования, кг
1150
900
1625
600
--------------- page: 45 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
становка, сокращается поливная и промывная норма до

15%, предотвращаются повышения уровня грунтовых

вод и процесс засоления. Для осуществлений нарезки АД

разработана конструкции рабочего оборудования НАД-

2—60, которая в 1990 году прошли ведомственный приемочный испытания и рекомендована к широкому внедрению в хозяйствах республики.
Для нарезки АД и рыхления подпахотного уплотненного слоя теоретически и экспериментально исследованы
и разработаны оптимальные параметры АД и глубоко-

рыхлителя. Обоснована технология нарезки АД и рыхления подпахотного слоя глубокорыхлителем; которая

позволяет улучшить агротехнические показатели работы

орудий при наименьших затратах. Технико-экономические

расчеты показали, что нарезка АД позволяет снизить эксплуатационные расходы до 30%, обеспечить оптимальной

водно-воздушной режим почвы в аридной зоне и повышает урожайность хлопчатника до 10 ц\га.
особенности режущего инструмента с многофункциональным покрытием

для резания труднообрабатываемых материалов
Дачева А.В., младший научный сотрудник
Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», г Москва
Приведены основные принципы разработки оптимального состава твердого сплава и многофункционального покрытия для резания труднообрабатываемых материалов, а также результаты испытаний разработанных комплексов.
В современном мире все большее применение находят

новые конструкционные материалы с повышенными

эксплуатационными свойствами. Это напрямую связано

с увеличением требований к характеристикам конечных

изделий, будь то авиационный двигатель или протез сустава, находящийся в теле человека. Несомненно, что требования к материалам в данном случае различны. Где-то

лимитирующим фактором будет теплостойкость, где-то

коррозионная стойкость, а где-то это инертность по отношению к мышечным тканям человеческого тела. Однако и

тот, и это материал нужно обработать, прежде чем запустить его на следующий этап жизненного цикла. В большинстве случаев по ряду причин (как технологических,

так и экономических) в качестве метода обработки выбирается обработка резанием. В итоге встает задача разработки твердого сплава оптимального состава и многофункционального покрытия для повышения эффективности

режущего инструмента при обработке труднообрабатываемых материалов.
Свойства некоторых
Какие материалы относятся к группе труднообрабатываемых? Это жаропрочные, коррозионностойкие, композиционные, порошковые, полимерных и др. Обработка

этих материалов требует совершенствования существующих технологических процессов и создания новых инструментальных материалов. Типичные представители

группы труднообрабатываемых материалов (как стали,

так и сплавы) приведены в табл. 1, 2. Здесь же представлены характеристики жаропрочности и теплостойкости

данных материалов [1].
В качестве протезов часто используют титан и его

сплавы, что обусловлено относительной инертностью этих

материалов к телу человека. Титан и его сплавы обычно

относят к материалам, имеющим плохую обрабатываемость. Твердость титановых сплавов может изменяться в

широком диапазоне (НВ 1800—4000 МПа) [2].
Под влиянием теплофизических характеристик скорости резания при обработке титановых сплавов должны

быть уменьшены примерно в 5 раз по сравнению с консТаблица 1
рочных сталей и сплавов
Кратковременная прочность, МПа
Длительная прочность, МПа
Марка
600°С
700°С
800°С
600°С
700°С
08Х18Н10Т
350
300
250
250
120
08Х18Н12Б
380
330
280
280
150
1Х14Н18В2БР
450
420

350
240
1Х14Н18В2Б
450
380

350
240
ХН77ТЮ
880
680
550
580
360
ХН77ТЮР
950
850
560
680
420
ХН70ВМТЮ
990
900
750

500
--------------- page: 46 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Таблица 2
Некоторые металлы, применяемые в твердых сплавах
Металл
Группа
Порядковый номер
Атомный вес
Т °С
1пл> ^
Удельный вес, г/см
Хром Сг
VI
24
51,99
1890
7,19
Молибден Мо
VI
42
95,94
2622±10
10,3
Ванадий V
V
23
50,95
1720
5,8
Рений Ке
VII
75
186,207
3180±20
21,03
трукционными сталями. Отсутствие нароста и застойных

явлений играет и отрицательную роль. Она проявляется в

неблагоприятной схеме износа режущего лезвия — в деформации и округлении режущей кромки, в уменьшении

действительного переднего угла и, в конечном счете, в

разрушении режущего лезвия. Зачастую разрушение начинается с вершины инструмента. Термическая обработка

является одним из эффективных способов улучшения обрабатываемости резанием труднообрабатываемых материалов, в частности, титановых сплавов [2]. Вместе с

тем при термической обработке изменяется структура

сплава, возможно снижение эксплуатационных характеристик, что недопустимо в ответственных узлах и механизмах. Данный способ повышения обрабатываемости не

универсален, применим в неответственных деталях, где

изменение структуры не окажет воздействия на весь узел

в целом.
Процесс резания представляет собой комплекс чрезвычайно сложных явлений, зависящих от физико-механических свойств обрабатываемого материала, качества режущего инструмента, условий резания, состояния станка,

жесткости технологической системы. При резании труднообрабатываемых материалов основной негативный

фактор — это высокая температура в зоне резания, которая приводит к разупрочнению стандартных твердых

сплавов, что приводит к снижению стойкости режущего

инструмента и вынужденному снижению скорости резания. Понижение скорости резания влечет за собой увеличение времени обработки, что сказывается на производительности и себестоимости обработки в целом. Таким

образом, твердый сплав оказывается огромное влияние на

процесс резания труднообрабатываемых материалов.
В настоящее время примерно 400 фирм в мире производят твердые сплавы. Менее 30 из них мощные современные с объемом производства не менее 150 — 200 т/год

производят субмикронные твердые сплавы, различные по

составу. Это КегтатеШ 1пс. (США), Кгирр ШШа СтЬН,

Нег1е1 КегтатеЫ АС (Германия), Зап^к СоготаП

(Швеция), АС (Австрия), Ехз^га-те! (Швейцария).

У каждой из перечисленных компаний до сих пор стоит

вопрос разработки оптимальных твердых сплавов для

труднообрабатываемых материалов, ведутся поисковые

работы, проводятся исследования.
В России к этому классу сплавов относятся твердые

сплавы мелкозернистые (марки ВКЗ-М, ВК6-М, ВК10-
М), особомелкозернистые (марки ВК6-ОМ, ВК10-0М,

ВК10-ХОМ, ВК15-ХОМ) [3].
Одним из перспективных направлений в разработке

твердых сплавов для обработки труднообрабатываемых

является использование высокопрочных связок повышенной теплостойкости, содержащих, кроме кобальта,

тугоплавкие металлы, не взаимодействующие с углеродом

с образованием устойчивых карбидов. И конечно многофункциональное наноструктурированное покрытие особого состава, выступающее в качестве промежуточной

среды между обрабатываемым и инструментальным материалами, и обладающее комплексом свойств для выполнения основных своих функций [4].
Повышения теплостойкости связки твердого сплава

можно добиться легированием стандартной связки тугоплавким металлом. В случае использования твердого

сплава ШС-Со есть определенные требования к легирующему элементу. В качестве легирующего элемента, наиболее подходящего по требованиям, взят рений (Ке). В

табл. 2 показаны основные свойства данного элемента.
Рений обладает рядом уникальных свойств:




рывного ряда твердых растворов.
Также рений обладает очень хорошими технологическими свойствами. При производстве твердых сплавов

большое значение имеет его способность непосредственно не реагировать с азотом и водородом [6].
В результате исследований был получен сплавы

группы ВРК ВРК-15 и ВРК-13, разработанный специально под нанесение износостойкого покрытия специального состава, что в комплексе увеличивает основные характеристики режущего инструмента.
В мировой практике производства режущего инструмента разрабатываются составы износостойких покрытий

на основе композиционно-многослойного принципа [5].

Данный сплав ВРК-13 используется в качестве основы

для нанесения на него наноструктурированного износостойкого покрытия. При разработке комбинации и состава слоев покрытия пользовались следующими положениями [5]:
Слой, непосредственно примыкающий к инструментальному материалу, должен обеспечивать прочную связь
--------------- page: 47 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
47
Рис . 1. График зависимости износа по задней поверхности Ьз от времени резания Т пластин из твердого сплава

ВРК-13 без покрытия и с наноструктурированным покрытием 2г-2^-(2г,Сг^
покрытия с рабочими поверхностями инструмента. Поэтому кристаллохимическое строение этого слоя и инструментального материала должно быть идентично, в этом

случае обеспечивается хорошая адгезия покрытия и инструментального материала.
Слой, непосредственно контактирующий с обрабатываемым материалом, должен максимально отличаться по

кристаллохимическому строению от соответствующего

строения обрабатываемого материала.
Слои, находящиеся между перечисленными выше,

обеспечивают адгезионную связь этих слоев. Кроме этого

эти промежуточные слои могут обладать барьерными

функциями, т.е., например, увеличивать или снижать термодинамическую устойчивость покрытия или его теплопроводность.
За основу износостойкого комплекса взят твердый

сплав ВРК-13 ввиду более высокой прочности при изгибе

по сравнению со сплавом ВРК-15. На этот субстрат был

нанесен слой покрытия 2г-2^-(2г,Сг^ методом КИБ.
На рис. 1 приводятся результаты испытания режущих

свойств твердых сплавов (пластины 8N^N-120412) при

точении стали 50Г. Основные режимы обработки: скорость резания V=180 м/мин, глубина резания 1=0,5 мм,

подача 8=0,15 мм/об.
По результатам испытаний можно сделать вывод:

лучший результат при точении жаропрочных сплавов

обеспечивали резцы, оснащенные пластинами ВРК-13

с композиционно-многослойным покрытием 2г-2^-

(2г,Сг)^ которые в 2 раза превосходили стойкость контрольных пластин ВРК-13 без покрытия.
Литература
1.
2.
3.
4.
связей при резании: Учеб. для техн. вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2001. — 448 с.
5.
Машиностроение,1993.С.368.
6.
трументов. В кн. «Современные технологии в машиностроении, — Харьков: НТУ «ХПИ»,2007. С. 210—231.
7.
рений, испытания сплавов в производственных условиях (Отчет), тема №19—76—044, ВНИИТС, Чапорова

И.Н., Кудрявцева Н.А., Москва, 1979.
--------------- page: 48 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
использование интеллектуальных систем для управления

гостиничными комплексами
Демурин В .Б ., аспирант
Анапский филиал Московского государственного гуманитарного университета
В статье рассматриваются современные подходы к решению проблемы автоматизации управления современными зданиями, определяется перспективное направление разработки интеллектуальных систем, основанное на решении проблемы принятия многокритериальных управленческих решений в информационной системе гостиничного комплекса в условиях неопределенности и нечеткости исходных данных.
Внедрение многофункциональной системы управления

производством, организацией либо процессом дает

большие преимущества в организации управления, увеличивает быстроту реакции на изменения внешней среды,

повышает качество обслуживания. По данным независимых агентств [4], при правильном внедрении автоматизированной системы управления, можно добиться значимых результатов:

трат 15%;







пасов 30%;

Проблема автоматизации управления современными
зданиями решается многими зарубежными и российскими

учеными. Разрабатываемая автоматизированная система

управления зданием (АСУЗ) должна соответствовать как

международным стандартам организации !50 в рамках

стандарта !50 16484, так и отечественным стандартам

АВОК, разработанным комитетом НП «АВОК» «Интеллектуальные здания и информационно-управляющие системы».
Многие компании-разработчики интеллектуальных

зданий и автоматизированных систем управления, как в

России, так и за рубежом, часто выдают обычную автоматизацию процессов управления инженерными системами

здания за элементы интеллектуальной системы. Таким

образом, существует необходимость в соотнесении понятий автоматизированная система управления зданием и

интеллектуальная система.
Целью данной статьи является анализ современных

подходов к решению проблемы автоматизации управления зданиями и определение перспективного направления разработки интеллектуальных систем управления

гостиничным комплексом.
Термин интеллектуальное здание (т^еШдеп! ЬшИшд)

появился в восьмидесятых годах с началом эпохи автоматизации основных коммунальных систем. При создании

первых систем основным требованием было распознавание критических ситуаций в коммунальных системах,

которые могут возникнуть в здании и автоматическое управление процессом их устранения. При этом основная

система могла управлять подсистема в соответствии с определенным функционалом.
Современное интеллектуальное здание — это комплекс инженерно-технических решений, которые направлены на создание высокоэффективной системы управления, которая обеспечивала бы максимальный комфорт

и экономическую выгоду её владельцам.
Для обозначения системы управления зданием используют два англоязычных термина: ВшИшд МападетеП

8уз1ет (ВМ8) или ВшЫтд Аи1ота1юп апё Соп1ш1

8уз1ет (ВАС8). Согласно требованием стандартов [3,5]

здание должно быть спроектировано так, чтобы все его

подсистемы управления могли интегрироваться друг с

другом с минимальными затратами, а их обслуживание

было бы эффективно с точки зрения организации управления. Проектирование подобных систем должно предполагать возможность масштабирования и видоизменения

подсистем, установленных в интеллектуальном здании в

большом количестве. В общем случае в состав комплекса

интеллектуального здания должны входить:

блюдением);






нотеатр, эфирное и спутниковое телевидение);


Для координации работы подсистем комплекса интеллектуального здания и обслуживающего персонала используют объединяющую систему управления (систему

поддержки принятия решений при управлении). Достигается это за счет интеграции в единую информационно-уп-

равляющую инфраструктуру основных подсистем здания и

их взаимодействия на базе единой среды передачи данных,

организованной по принципу СКС (Рис. 1).
В интеллектуальном здании может быть 50 и более

разнородных подсистем жизнеобеспечения. Каждая из

этих подсистем поставляется производителем, как пра
--------------- page: 49 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Подсистема
Подсистема
безопасности
/\
освещения
/ \
Подсистема
Подсистема
пожаротушения
энергоснабжения
Подсистема

просмотра передач
Рис . 1. Единая информационно-управляющая инфраструктура комплекса интеллектуального здания
вило, в виде законченного решения с автономной системой диагностики критических ситуаций и управления

взаимосвязанным комплектом оборудования. При чем для

различных подсистем можно использовать оборудование

и программное обеспечение разных разработчиков. Состав таких подсистем и определяет уровень «интеллектуализации» здания.
Автоматизированная система управления зданием, которую в России называют еще системой автоматизации и

диспетчеризации инженерного оборудования, осуществляет сбор, хранение и анализ данных от различных подсистем здания, а также управление работой этих подсистем через сетевые интеллектуальные контроллеры

(процессоры) (Рис.2).
На основе собранных данных интеллектуальные контроллеры автономно управляют событиями в штатных или

нештатных ситуациях через формализованные команды в
рамках заложенных в них алгоритмов. При таком подходе

оперативно принимаются решения в случае аварийных и нештатных ситуациях (пожар, затопление, утечка воды, газа,

несанкционированный доступ), что обеспечивает своевременную реакцию на аварийную ситуацию. Также при этом

обеспечивается оперативное получение объективной информации о состоянии всех подсистем здания и их функционировании. Они позволяют повысить эффективность управления инженерным оборудованием и сократить затраты

на использование энергоресурсов, потребляемых зданием

(горячей и холодной воды, тепла, электроэнергии и т.д.).
Самым известным и дорогим на сегодня ($100 млн.)

интеллектуальным зданием стал дом в США (Редмонд)

Билла Гейтса. Это многоэтажная вилла, оснащенная

самым современным оборудованием. В здании осуществляется компьютерный контроль и управление всем инженерным оборудованием, поддерживается оптимальный
Датчики
Я
&
о
&
<^>
ПОДСИСТЕМА 1
Я
&
о
&
А
Устройства
и
&
ПОДСИСТЕМА N
<
к
&
<1=
V
Датчики
Устройства
Система автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования
ОПЕРАТОР
Рис . 2. Упрощенная структура АСУЗ (ВМ5)
--------------- page: 50 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Таблица 1
Компании-производители оборудования для АСУЗ
Название
Страна
Производимое оборудование
ЕСНЕ^ОN Согр
США
ЬО^адаптеры, модули ввода/вывода, сетевое оборудование (роутеры,

ШЕВ-сервера, терминаторы), программные средства интеграции и разработки (ЬопМакег, ^ёеВшЫег)
^I8ТЕСН Соп1го1з Ыс.
Канада
ЬопШогкз контроллеры, термостаты и дисплеи для управления системой

вентиляции, ЬопШогкз приводы и клапаны, беспроводные решения, ПО для

создания Ьоп-сетей ЬопШа!сЬег и визуализации ^оп^^зр1ау, ЬопШогкз-обо-

рудование для управления системами освещения
Сезу!ес СтЬН
Германия
ЬО^интерфейсы (РСЬ ^В), модули ввода/вывода, продукты серии Ирзу,

сетевое оборудование (роутеры, репитеры, терминаторы, источники питания), ОРС-сервера
Е1ка Е1ес1готк СтЬН
Германия
Выключатели, датчики движения, термостаты, панели управления (дизайны Вегкег, Ста, Липд) с интерфейсом ЬопШогкз, модули ввода/вывода

ЬопШогкз, диммера ЬопШогкз, датчики и приводы
Сгез1гоп
США
Оборудования для аудио/видео распределения, домашней автоматизации
^упасо^ё
Германия
Системы звукоусиления разных мощностей: для клубов, театров, открытых

площадок, крытых спортивных арен и проч., усилители мощности и микшерные пульты, системы оповещения и управления эвакуацией
Миз1пе ТесЬшк
Италия
Клапаны (2-х и 3-х ходовые, резьбовые и фланцевые, клапаны-бабочка),

датчики (температуры, протока, влажности, комнатные термостаты, термостаты защиты от замораживания, преобразователи давления и реле перепада

давления , датчики качества воздуха)
№топ 8уз1ет
Франция
Программные продукты для сетей ЬопШогкз — диагностика, конфигурирование, ОРС-сервера, утилиты
микроклимат в каждом помещении. При входе в жилище

каждый посетитель получает специальный электронный

значок, который обеспечивает подключение ко всем информационным службам дома. В дальнейшем этот значок

сообщает датчикам, где находится гость, для того, чтобы

дом смог выполнить все его пожелания. В темное время

суток каждого сопровождает движущаяся световая волна,

при этом, чем дальше светильник находится от человека,

тем меньше его яркость [2].
Производителями СКС являются компании: К1Т,

Рапёш!, А^С Кгопе, Вгапё Кех, Nо^ёС^Т, Сотт8соре,

АМР/Тусо, №хапз, 8^етоп, ОГгошсз и др. Информация
о
много обеспечения для АСУЗ представлена в таблице 1.
Предлагаемая российской компанией «Специальные

решения и системы» интеллектуальная система управления “КОМФОРТНЫЙ ДОМ” объединяет в единый аппаратно-программный комплекс все оборудование, решающее задачи обеспечения физической и информационной

безопасности, жизнеобеспечения, развлечений, связи и

управления.
Характеризуя систему как интеллектуальную, надо,

прежде всего, представлять, чем она отличается от

обычной системы автоматизации. При этом от установки,

например, интеллектуальных контроллеров системы безопасности здание интеллектуальным не станет. Даже

если есть диспетчерский пульт подсистемы безопасности,
и,
пользованием индивидуальной электронной карточки у

оператора на экране появляется его фотография или камеры реагируют на открытие окна — можно утверждать,

что элемент системы интеллектуального здания присутствует, а связи его с другими системами здания нет. То

же самое касается и отдельно автоматизированных подсистем освещения, кондиционирования, отопления и т. д.
Существует три подхода к определению понятия искусственный интеллект [1], носящие практическую направленность: по выполняемым функциям, по механизмам

работы, по отраслям знаний. Для первого подхода искусственный интеллект — это область исследований, в

рамках которой разрабатываются модели и методы решения задач, традиционно считавшихся интеллектуальными и не поддающимися формализации и автоматизации.
Интеллектуальной может считаться такая искусственно созданная система, для которой выполняется тест

Тьюринга (Рис.3): «Испытатель через посредника общается с невидимым для него собеседником — человеком

или системой. Интеллектуальной может считаться та система, которую испытатель в процессе такого общения не

может отличить от человека».
При втором подходе: искусственный интеллект — это

область, в которой изучаются системы, строящие результирующий вывод для задач с неизвестным алгоритмом

решения на основе неформализованной исходной ин
--------------- page: 51 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
51
Техническое устройство
Неискажающий посредник
Рис . 3. Схема проведения теста Тьюринга
формации, использующие технологии символьного программирования и средства вычислительной техники со

специальной архитектурой.
Наиболее часто используют третий подход: искусственный интеллект — это область знаний, которая находит

применение при решении задач, связанных с обработкой

информации на естественном языке, автоматизацией

программирования, управлением роботами, машинным

зрением, автоматическим доказательством теорем, разумными машинами извлечения информации и т.д. Все

существующие интеллектуальные информационные системы могут быть разделены на две группы:
1.
экспертные системы, интеллектуальные пакеты прикладных программ и нейросистемы.
2.
сятся: роботехнические системы, системы распознавания,

системы обработки текстов, машинного перевода и т.д.
Таким образом, чтобы АСУЗ являлась интеллектуальной необходимо наличие характеристик, присущих искусственному интеллекту: использование моделей и методов решения задач, не поддающихся формализации и

автоматизации.
Внедрение комплексной системы автоматизации и диспетчеризации здания в сравнении с автономными инже-
Литература:
нерно-техническими системами имеет огромное экономическое и техническое преимущество. Например, только

за счет применения энергосберегающего оборудования и

интеллектуальных систем управления инженерией ежегодные коммунальные платежи снижаются на 15—30%.
Интеллектуальная система управления гостиничным

комплексом характеризуется концентрацией большого

количества подсистем на ограниченной территории.

Для гостиничного номера необходимо создание различных сценариев света, климатических решений, движущихся элементов (шторы, микролифты и др.), аудиовидео возможностей, соответствующих настроению, и

максимальной доступности различных информационных

источников. Современная гостиница — это, также комплекс помещений общего пользования (холлы, рестораны,

бары), дизайн света, климат, музыкальное и видеооформление которых имеют огромное значение для комфорта

гостей. Оператору автоматизированной системы управления гостиничным комплексом, приходится принимать

решения в условиях недостаточности информации. Для

решения задачи поддержки принятия управленческих решения оператором в условиях неопределенности перспективным направлением, на наш взгляд, является использование методов нечеткой математики, а также концепции

многокритериальной оптимизации.
1.
Изд-во ТРТУ, 2001. 110с.
2.
т1е1кеу_5.Мт.
3.
4.
сопзиШпд/ЕКР/а1к_1хо.5Ыт1.
5.
--------------- page: 52 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Анализатор сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления
Жирнова Л.В ., магистрант; Мошкин В.В ., кандидат технических наук, доцент
Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
Инфракрасные системы дистанционного упреавления

(ДУ) широко применяются в различных электронных

приборах: аудио- и видеотехника, климатические системы,

системы освещения и т.д. Их принцип действия основан на

передаче команд управления с помощью модулированного

потока инфракрасного излучения от пульта управления к

приемному модулю.
При создании нового устройства с дистанционным управлением можно использовать имеющиеся на рынке

готовые приемо-передающие модули, комплекты микросхем для их изготовления или заняться разработкой

собственной системы.
В тех случаях, когда устройство разрабатывается на

основе микроконтроллера, можно использовать имеющийся в наличии готовый пульт, например, от телевизора,

а приемную часть реализовать на том же микроконтроллере, подключив к нему фотоприемник. Такой подход позволяет получить желаемый результат с минимальными

затратами средств и времени. Для разработки программы

декодирования сигналов ДУ необходимо знать протокол

передачи данных используемого пульта.
Пульт дистанционного управления при нажатии кнопки

формирует кодовую последовательность, которой модулируется световой поток, излучаемый инфракрасным светодиодом. На практике в пультах ДУ используются три вида

модуляции [1] (таблица1).
Посылаемый пультом пакет световых импульсов состоит из заголовка и информационного поля. Заголовок, как правило, представляет собой импульс. Его

длительность импульса и следующей за ним паузы позволяют определить тип используемого протокола. Информационное поле содержит биты адреса и команды.

Число битов адреса и команды, а также порядок их размещения в информационном поле зависит от типа протокола. Адрес, формируемый пультом, всегда постоянный и

не зависит от нажатой кнопки. Устройства разного типа,

как правило, имеют отличающиеся адреса, что позволяет

исключить одновременное их срабатывание от одного

пульта при одинаковом протоколе обмена. Код команды

наоборот определяет нажатую кнопку и для разных устройств может быть одинаковым. Таким образом, несовместимость пультов управления от разных устройств

может быть обусловлена либо отличием протоколов,

либо отличием адресов при одинаковых протоколах. В

таблице 2 приведены структуры информационных полей

некоторых протоколов систем дистанционного управления [1, 2].
В том случае, если кнопка пульта нажата и удерживается, вслед за основным пакетом передается последовательность повтора (рис.1), которая может представлять

собой:
длительностью паузы;
ного пакета без заголовка.
Временные параметры указанных выше протоколов

приведены в таблице 3.
Для идентификации типа используемого протокола и

определения кодов адреса и команд разработан анали-
Таблица 1
Виды модуляции в пультах ДУ
Вид модуляции
Вид сигнала
1.
редине интервала передачи бита соответствует логической единице,

а наличие среза импульса - логическому нулю.
м
г
1
Г*
Г|
1
1
0
0
1
0
1
2.
постоянная. Паузы большей длительности соответствует логической

единице, меньшей длительности - логическому нулю.
3.
постоянная. Импульсы большей длительности соответствуют логической единице, а меньшей длительности - логическому нулю.
0
1
--------------- page: 53 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 2
Структуры информационных полей протоколов ДУ
Протокол, компания
Тип модуляции
Структура информационного поля
№С,
з!апйаг1
МДП
АО
А7
АО
А7
СО
С7
СО
С7
адрес
команда
№С,
ехкпёеё
МДП
АО
А7
А8
А16
СО
С7
СО
С7
адрес
команда

МДП
АО
А7
СО
С7
адрес
команда
8АМ8^NС
МДП
АО
А7
АО
А7
СО
С7
СО
С7
адрес
команда
8ООТ
МДИ
СО
С6
АО
А4
команда
адрес
КСА
МДП
А3
АО
С7
СО
А3
АО
С7
СО
адрес
команда
адрес
команда
РАNА8ОNIС
МДП
АО
... А16 АО ...
А16
СО
С7
адрес 0 адрес 1
команда
РШПР8 КС5
ДФК
А4
АО
С5
СО
адрес
команда
Основной пакет
^ Период повтора ^
^ Период повтора ^
Рис . 1. Вид сигнала пульта ДУ при удержании кнопки
Таблица 3
Временные параметры протоколов ДУ
Протокол,
компания
Заголовок
Сигнал лог. 0
Сигнал лог. 1
Последовательность
повтора
Период
повтора,
мс
Импульс,
мс
Пауза,
мс
Импульс,
мс
Пауза,
мс
Импульс,
мс
Пауза,
мс
№С
9,0
4,5
0,56
0,56
0,56
1,6
Только заголовок с

паузой 2,25 мс
110
ТУС
8,4
4,2
0,53
0,53
0,53
1,6
Пакет без

заголовка
50 - 60
8АМ8^NС
4,5
4,5
0,65
0,65
0,65
1,5
Заголовок и сигнал

лог. 1
100
8ООТ
2,4
0,6
0,6
0,6
1,2
0,6
Только команда
45
КСА
4,0
4,0
0,5
0,5
0,5
2,0
Пакет целиком
60
РАNА8ОNIС
3,6
1,5
0,4
0,4
0,4
1,2
Пакет целиком
70 - 80
РШПР8 КС5
Две лог. 1 и бит

управл.
0,89
0,89
0,89
0,89
Пакет целиком
114
учёный
53
--------------- page: 54 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
_Е"
4
—►
^А^-плата
—►
ПК
Рис .2. Структурная схема анализатора
Рис .3. Интерфейс пользователя программного обеспечения анализатора
затор сигналов пульта дистанционного управления. Он

представляет собой аппаратно-программное устройство,

состоящее из РС-совместимого персонального компьютера, ^А^-платы типа N1 РС1-6251 компании №1юпа1

1пз1штеп15 и интегрального фотоприемника типа ВКМ-

1020 (рис.2).
Оптический сигнал от пульта ДУ, поступает на фотоприемник, в котором преобразуется в последовательность

электрических импульсов. Эта последовательность оцифровывается в блоке аналого-цифрового преобразователя

^А^-платы и передается в персональный компьютер.
Программное обеспечение анализатора разработано в

среде графического программирования ЬаЬ^1ЕШ [3]. На

рис.3 показан интерфейс пользователя. Изображение импульсной последовательности выводится на графический

индикатор для визуального наблюдения. По виду сигнала

можно убедиться в работоспособности пульта управления

и предварительно оценить тип используемого в нем протокола.
Анализ сигнала, принятого от пульта дистанционного

управления, следует проводить в автоматическом режиме

работы прибора. По умолчанию после запуска программы

кнопка «РЕЖИМ РАБОТЫ» находится в положении

«АВТОМАТИЧЕСКИЙ». Если нажать на эту кнопку, то

произойдет переход в ручной режим и на ней появится

надпись «РУЧНОЙ».
Работа анализатора в автоматическом режиме начинается с измерения длительности импульса и паузы заголовка принятого пакета. Полученные значения сравниваются с табличными величинами этих параметров

для известных протоколов. При обнаружении совпадения, в текстовое окно «ПРОТОКОЛ» выводится название протокола, иначе отображается надпись «НЕ

ОПРЕДЕЛЕН». Если протокол идентифицирован, производится измерение периодов импульсов информационного поля. В соответствии с табличными значениями

длительностей для сигналов логического нуля и логической единицы и структурой информационного поля данного протокола формируются коды адреса и команды, которые выводятся на цифровые индикаторы «АДРЕС» и

«КОМАНДА» в шестнадцатеричном формате. Поочередно нажимая все кнопки пульта управления, можно для

каждой из них определить код команды.
В том случае, если не удается автоматически идентифицировать протокол, измерения можно произвести

в ручном режиме. Для этого нужно переключить кнопку

«РЕЖИМ РАБОТЫ» в положение «РУЧНОЙ». Над экраном графического индикатора расположен регулятор с

двумя ползунками красного и синего цвета. С их помощью

по экрану графического индикатора можно перемещать

вертикальные курсоры (красный и синий). Их положение

на горизонтальной оси будет отображаться на цифровых
--------------- page: 55 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 4
Результаты исследования пультов ДУ

Тип и марка устройства
Протокол
Адрес
Разрядность

адреса, бит
Код

кнопки «1»
1
Телевизор ТО8Н1ВА 32XV635^
NЕС, з!апйагй
0x40
8
0x01
2
Видеоплеер IСОNВIТ Н^400
NЕС, з!апйагй
0x10
8
0x11
3
Видеоплеер ВВК ^V3148I
NЕС, ех!епйей
0x49
8
0x46
4
ТВ-тюнер ВЕНО^^ ТV 409 РМ
NЕС, ех!епйей
0х6В86
16
0x01
5
С^-КОМ Сгеа!1у ЬаЬз Ыга 48оо
NЕС, ех!епйей
0хАС21
16
0x90
индикаторах «КУРСОР 1» и «КУРСОР 2». На цифровой

индикатор «ДЛИТЕЛЬНОСТЬ» выводится величина

временного интервала выделенного курсорами. Таким

образом, с помощью курсоров можно измерить длительность импульса и паузы заголовка исследуемого протокола, а также временные интервалы, соответствующие

сигналам логического нуля и логической единицы.
Чтобы определить адрес пульта и команду нажатой

на нем кнопки, сначала необходимо выделить курсорами временной интервал, соответствующий логическому нулю и нажать кнопку «ЗАПИСЬ НУЛЯ». Затем

нужно выделить временной интервал, соответствующий

сигналу логической единицы и нажать кнопку «ЗАПИСЬ

ЕДИНИЦЫ». После нажатия на кнопку «ВЫВЕСТИ
РЕЗУЛЬТАТ», на цифровых индикаторах будут отображены адрес пульта и команда, соответствующая нажатой

на нем кнопки.
В табл.4 приведены параметры сигналов для некоторых пультов ДУ, определенные с помощью анализатора.

Полученные результаты показали широкую распространенность протокола NЕС.
Таким образом, представленный в работе анализатор

сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления позволяет определить тип используемого протокола, адрес пульта и команды, соответствующие его

кнопкам. Если сигналы пульта не соответствуют ни одному из известных протоколов, с помощью анализатора

можно измерить их временные параметры.
Литература
1.
2.
3.
2011. - 904 с.
ТНе Неа1 ритр
^ра А1ехеу, 51иСеп1:
КиЬап 51а1е 1есНпо1од1са1 ип^егеНу
ТЬе Ьеа! ритр — !Ье йеисе !ог сапутд оуег 1Ье !Ьегта1

епегду !гот !Ьегта1 епегду зоигсе (даШ 1о"» !етрега!иге)

!о !Ье сопзитег (Ьеа!-сатег) да!Ь тоге Ьеа!. ТЬеоге!1са11у

Ьеа! ритр гергезеп!з а ге!игп ге!пдега!ог [1, р.287].
ТЬе аи!Ьог ойегз !Ье йеуе1орей зсЬете о! !Ье Ьеа!

ритр — фга-датд 1):
1
уа1уе, 4 — !Ье еуарога!ог, 5 — !Ье е1ес!готадпе!1с з^ИсЬ

о! орега!тд тойез о! а ге!пдега!ог. ТЬе Ьеа! ехсЬапдег —
6
тсгеазе ап оуега11 рег!огтапсе о! !Ье Ьеа! ритр, !Ье ге!игп

уа1уе — (8).
1п !Ье тойе “сооНпд” !о зе! !етрега!иге !г о! а гоот, !Ье

!гайШопа1 ге!пдега!тд сус1е 1з сатей ои! т а ге!пдега!юп

иш! ^гадапд 2). ТЬе сотргеззог — 1 сотргеззез уарог

о! !Ье ге!пдегап! !гот ргеззиге РЬ (а рот! 1) !о Рс (а рот!
2). ТЬеп уарог о! !Ье ге!пдегап! тоуе т !Ье сопйепзег — 2

^Ьеге !Ьеге аге Ьеа! гетоипд !гот !Ье ге!пдегап!, Нз сооНпд

апй сопйепза!юп (ргосезз 2—7). Ьеаипд !Ье сопйепзег —
2,
(ргосезз 6 — 5), -даЬеге 1!з ргеззиге !а11з !гот Рс (а ро1п! 6)

!о РЬ (а ро1п! 5). А!!ег !Ьа! !Ье ге!пдегап! айуапсез т !Ье

еуарога!ог — 4, ЬоИз а! !етрега!иге !0 апй !акез а-даау Ьеа!

!гот !Ье гоот (ргосезз 5—1 '). Ргосезз 1 ‘-1 1з а Ьеа!тд о!
--------------- page: 56 -----------
56
учёный
Международная заочная научная конференция
Б
В
^с+А^ Ье " ф ^
2
1+А1
Г
^ е+Ар ,
А
8
Р С+Ад ье- Ьеа1 гегс^тд Вгот атЫеп! Ьу сопйешег ^арога1ог)
1: ь- Ьо^1^пд 1етрега1иге
1 а- атЫеп! !етрега!иге
1 г- гоот 1етрега1иге
1 г+А1 С- асЫеVей гоот 1етрега1иге
Р е+Ар е- Ьеа1 зиррНей Ьу еVарога1ог (сопйепзег)
^^амтд 1.ТЬе сус1е о^ 1Не о1ГегеС Ьеа1 ритр
2
4
5
6
1
3
5
г
9
уарог о! !Ье ге!пдегап! т !Ье зис!юп Нпе. РигШег !Ье сус1е

гереа!з.
1п !Ье тоСе “Ьеа!тд” !о зе! 1етрега1иге !г о! а гоот,

сус1е т !Ье ге!пдега!юп иш! ^з сатеС т !Ье оррозйе

с1^^ес1^оп. ТЬе сотргеззог — 1 ритрз уарог о! !Ье ге!пдегап{

!ЬгоидЬ !Ье е1ес!готадпе1лс здайсЬ — 5, Ьетд т а “дат1ег”

орега!е тоСе, оп Нпе “А” т !Ье еуарога!ог — 4 (^ЫсЬ

ехеси!ез о! !Ье сопСепзег !ипс!юп), даЬеге Ьеа! ^е + А ^е

!гапз!егз (ргосезз 8—9, ^га’датд 1) !гот !Ье ге!пдегап! !о

а1г о! а Ьеа!еС гоот. А!!ег а Ьеа! зирр1у т а гоот, !Ье 1^^и^С

ге!пдегап! аСуапсез т р^ре1^пе “В”, по! апгапд т р^ре1^пе
С, Ьесаизе о! тоип!еС ге!игп Vа1Vе. Раззтд !ЬгоидЬ !Ье

Ьеа! ехсЬапдег — 6, !Ье ^шС ге!пдегап! оVе^соо1з оп Vа1ие

А^Ье (ргосезз 3—3 ', ^га’да^пд 1,2), 1одаеппд ргеззиге !гот Рс

(а ро1п! 3) !о ргеззиге РЬ (а ро1п! 4), !ЬгоидЬ а сарШагу !иЬе


ЬоШпд о! !Ье ге!пдегап! апС !Ье Ьеа! гетоипд !гот ай

!аке р1асе. ТЬе !иг!Ьег тоVетеп! о! Vаро^ о! !Ье ге!пдегап!

!ЬгоидЬ !Ье е1ес!готадпе!ю здайсЬ — 5, 1з саггу ои! т !Ье

сотргеззог — 1, апС !Ье сус1е гереа!з. 1п !Ыз сазе, дае

гесете !Ье Ьеа! ритр.
--------------- page: 57 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Сучёный 57
ЛЯъ
.е-8ресШс Ьеайпд сарасйу
^^амтд 2. ТЬе сус1е о^ 1Ье о1Гегес1 Ьеа1 ритр
^^амтд 3. Уеаг1 ^асйгз о^ 1Ье сус1е
Ротег еШаепсу о! !Ье Ьеа! ритр ^з сЬагас!епгей Ьу йз

Ьеа! !ас!ог р. И зЬо-даз !Ье ^а^^о о! ргойисей Ьеа! ^) !о !Ье

ро-даег зреп! (N) !ог геаН2а!юп о! а сус1е:

р =^/N
ТЬеге!оге, апа1угтд а ^огк рег!огтапсе о! !Ье

ге!пдега!юп ит!, регтапеп! Ьеа! !ас!ог тзрес!юп ^з

песеззагу. АссогШпд !о !Ье Ьазю 1а^з о! Шегтоёупатюз,

! !Ье Ьеа! !ас!ог ^з тоге !Ьап опе (р > 1) !Ье Ьеа! ритр да11

!гапз!ег епегду т !Ье !огт о! Ьеа! т а гоот р !тез тоге,

!Ьап Н ^з зреп! ро-даег N [2, р. 510, 3].
Са1си1а!юп о! ап орега!тд тойе о! !Ье ёеуе1ореё Ьеа!

ритр таз ехеси!ей !ог !Ье еп!гу сопёШопз:




Сопс1шюп: Аз а гези1! о! гезеагсЬез !Ье шсгеазе ш Ьеа!

!ас!ог Ьаз Ьееп гесеггеё оп 11 % - 40 % фгадапд 3).
ТЬе ойегеё зсЬете о! !Ье йеуе1орей Ьеа! ритр ргото!ез

заутдз о! е1ес!пс епегду оп 20 % — 44 %.
--------------- page: 58 -----------
53 —да»„н^д
Кефегепсев:
1.
(еШс1епсу тсгеазе)]/ А^. Вукоу, I.М. Ка1п1п’, А.8. Кгиге. — М.: Адгоргот1гйа!, 1988. [т Кизз1ап]
2.
Рог !есЬп1са1 со11едез оп а зреааШу “Ке!пдега!огз апй тз!а11а!юпз”]/ NN КозЬк1п, I.А. 8акип, Е.М. ВатЬизЬек,

1 йг.; Рой оЬзЬсЬ. гей. ГА.8акипа. — Ь.: МазЫпозгоеп1е, Ьептдг. о!й — п1е. — 1985. [т Кизз1ап]
3.
Епегдца, 1972. [т Кизз1ап]
Анализ и моделирование механического

как упруго-хрупкой системы
Иванов М. Л., аспирант
Ижевский государственный технический университет
Деформации и характер разрушения зданий определяются характером внешних воздействий. В процессе

эксплуатации несущие конструкции зданий подвергаются

различным внешним воздействиям: силовым, деформационным и тепловым, статическим и динамическим.
Силовые воздействия, в соответствии со строительными нормами и правилами [1], принято подразделять на

постоянные (собственный вес конструкций, пола, перекрытий, покрытий) и временные (длительные: вес оборудования, часть снеговой нагрузки, часть временной

нагрузки на перекрытия и кратковременные: ветровая,

крановая нагрузки). Вид действующей нагрузки при этом

учитывается соответствующими коэффициентами. Тепловые воздействия вызывают температурные напряжения

и приводят к изменению механических характеристик материалов. Деформационные (или кинематические) воздействия — неравномерные осадки сооружений вызываются, прежде всего, самой природой деформируемости

грунтовых оснований под нагрузкой.
Обследование большого количества жилых кирпичных

домов постройки конца 50-х и начала 60-х годов в России

показало, что многие из них находятся в предаварийном и

аварийном состоянии, в несущих наружных и внутренних

стенах имелось множество трещин. В некоторых зданиях

ширина трещин увеличивается от первых этажей до верхних, в других — большее раскрытие трещин наблюдается

на нижних этажах. В отдельных домах трещины сквозные,

здания разделяются на отдельные блоки, что нарушает

их пространственную жесткость. Трещины в несущих

стенах начали раскрываться или в период строительства

или через год — два после заселения домов, либо по прошествии десятка лет. Дома усиливались обоймами но, несмотря на это, процесс образования и раскрытия трещин

в несущих наружных и внутренних стенах зданий продолжается и по настоящее время.
Анализ результатов обследования таких зданий позволил

выявить основные причины появления и развития трещин

в конструкциях и установить общие тенденции (механизмы)
поведения кирпичной кладки,
разрушения этих зданий. Чаще всего появление трещин связано с неравномерной осадкой грунта.
В общем случае пространственной задачи в разных

точках грунтового основания, даже если оно однородное

по составу, создается различное напряженное состояние,

что вызывает неодинаковые деформации грунта.
Совместная деформируемость здания и основания еще

больше осложняется естественной неоднородностью (т.е.

зависимостью свойств от пространственных координат)

и анизотропностью грунтового массива (т.е. различными

физико-механическими свойствами грунта в различных

направлениях), нерегулярностью самого сооружения, перераспределением контактных напряжений по подошвам

разных фундаментов в результате изгиба и кручения

здания, изменением жесткости здания при появлении в

нем дефектов и трещин и другими факторами. При неоднородном напластовании слоев грунта на неоднородность,

вызываемую напряженным состоянием от веса сооружений, накладывается неоднородность от неодинаковой

деформируемости отдельных слоев грунта.
Неравномерные осадки основания и, как результат

этого, деформации надземных конструкций, а соответственно и трещины в несущих стенах зданий, могут быть

также вызваны следующими причинами:

стве нового здания вблизи застройки или при пристройке

к существующему зданию новых зданий и сооружений,

если активные зоны под их фундаментами накладываются

друг на друга, вызывая дополнительные вертикальные

деформации грунта основания и здания; при надстройке

здания;

дении зданий (промораживание основания грунтов под

подошвой фундаментов, недостаточная глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах, недостаточная

ширина подошвы фундаментов, засыпка пазух фундаментов строительным мусором, низкое качество кладки

кирпичных стен);
--------------- page: 59 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011

трубопроводов горячей, холодной воды и отопления, протечки канализации приводят к постоянному замачиванию

грунтов основания фундаментов;

изысканиями, в результате которых могут быть пропущены отдельные линзы слабых грунтов (пылеватых,

илистых, торфяных), карсты и воздействие карстовых

суффозионных процессов с возможным образованием

провальных воронок в зоне расположения зданий и сооружений;

бывших оврагов и глубоких выемок, засыпанных строительным мусором и посторонними предметами;

изменений их прочностных характеристик под влиянием

сезонного оттаивания верхнего деятельного слоя;

подъеме или понижении уровня грунтовых вод, при благоустройстве территории (отводе подземных вод в систему коллекторов или наоборот, спуске на территорию строительства агрессивных производственных вод, проникающих в

грунт и действующих отрицательно на подземные конструкции; при авариях подземных коммуникаций (водопровода, канализации, горячего водоснабжения);

недостаточном креплении стенок котлована, что нередко

влечет за собой вынос грунта из-под фундаментов близко

расположенных зданий.
Например, проводимые с 1985 года в г. Перми комплексные инженерно-геологические изыскания [2] выявили изменившиеся гидрогеологические условия в основании фундаментов в результате начавшегося в начале

70-х годов интенсивного подтопления территории города

грунтовыми водами. Было выявлено, что недостаточно

полные гидрогеологические изыскания, проведенные в

60-х годах при строительстве зданий, не отразили наличие

в основании фундаментов грунтов, обладающих просадоч-

ными свойствами при замачивании. Это сказалось на физико-механических характеристиках грунтов и особенно,

на модуле деформации, который снизился на 40—50%,

что привело к резкому увеличению осадок зданий, как

правило, неравномерных и в результате «трещали» не отдельные дома, а целые микрорайоны.
В результате вышеуказанных причин здания могут получить различные формы деформации: плоские (прогиб,

выгиб и перекос) и пространственные (кручение), а также

различные их сочетания, что выражается в появлении

трещин в стенах зданий.
Экспериментально доказано [3], что первые трещины

в кирпичной кладке появляются при нагрузке, составляющей 40—60% от разрушающей, что и приводит к нелинейному характеру деформирования материала. Наличие

отдельных трещин — это еще не разрушение конструкции.

Накапливаясь, трещины могут привести к потере несущей способности здания. Однако этот момент не является внезапным, а является результатом накопления повреждений на разных структурных уровнях.
Усовершенствование математических моделей материала, учитывающих накопление и развитие трещин в

кирпичной кладке и влияние нагружающих систем, является важной задачей механики разрушения.
Вопросы прочности кирпичной кладки при сложном

напряженном состоянии в настоящее время практически

не нашли отражения ни в нормах РФ, ни в нормах зарубежных стран. Для описания свойств кирпичной кладки

была разработана математическая модель механического

поведения материала в условиях сложного напряженного состояния, учитывающая структурные разрушения

и деформационное разупрочнение. При этом учитывались такие характерные виды ее разрушения, как раскалывание и раскрашивание.
Было сделано предположение, что материал изначально

является ортотропным (или изотропным) линейно упругим,

и повреждаясь путем растрескивания и/или раскрашивания,

остается ортотропным. Т.е. данная модель является обобщающей для упруго-хрупких материалов. Трещины обычно образуются в плоскостях, направление нормалей к которым

совпадает с направлением действия 1-го главного напряжения. Опираясь на результаты обследования большого

числа зданий и натурные эксперименты, введем гипотезу о

том, что трещины в кирпичной кладке возникают только в

плоскостях, ортогональных глобальной декартовой системе

координат (ДСК), так что оси ортотропии свойств совпадают с

ДСК. Такое допущение вполне целесообразно, так как в противном случае потребуется весьма сложная система экспериментов для получения полных диаграмм деформирования

материала в разных направлениях кладки, не обладающих

высокой степенью отличия. Прочностные же характеристики

разных кирпичных кладок имеют весьма большой разброс.
В общем случае анизотропии число элементов тензора модулей упругости, называемых упругими коэффициентами, равно 36. Используя понятие о потенциальной

энергии деформации и закон сохранения энергии, можно

показать, что тензор упругости является симметричным,

поэтому число элементов тензора упругости уменьшится

до 21.
Для ортотропного материала, имеющего три взаимно

перпендикулярных плоскости симметрии, число независимых коэффициентов тензора модулей упругости Сук1

равно 9 и зависимость между компонентами тензоров напряжения и деформации в неповрежденном материале

можно записать в виде:
О-И
= ^1111^11
+ СШ2е22
+ СпъгЕгъ,
°22
= ^1122^11
С2222^22
^2233^33 ’
стзз
“ ^-'1133^11
+ С22ЪЪе22
^-'зззз^зз»
°12
= 2 С е
1212 12 5
°13
= 2 С е
1313 13э
°23
23*
--------------- page: 60 -----------
60
учёный
Международная заочная научная конференция
где 5у — компонентами тензора деформаций 8 , сг —

компонентами тензора деформаций сг .
Используя понятия о модулях упругости и коэффициентах Пуассона упругие коэффициенты С^ы можно записать:
^1111 =
^3333 = Еъ (1 — ^121 )’
^пзз = у^Е1(У31 + ^зг^)’ ^2233 = ^^г^Узг + ^зЛг) ' > (2)

^1212=^С!12> ^1313 = ^^13’ ^2323 = ^^23 >
2 = 1- ^21 - у13у31 - у23у32 - 2у12у23у31.
где Е и V — модуль упругости и коэффициент Пуассона,

соответственно.
Опираясь на результаты экспериментов кирпичной

кладки и составляющих ее компонентов [4, 5], свойства

упруго-хрупких материалов с учетом структурного разрушения (накопления повреждений) можно представить в

виде идеализированной диаграммы деформирования при

одноосном сжатии вдоль любого из направлений (рис. 1).
Рассмотрим разные виды повреждений для бесконечно

малого элемента среды и определим, как это отразится на

коэффициентах СуЫ, а соответственно, на определяющих

соотношениях.
Раскрашивание материала определим как изменение

структурной целостности материала, эквивалентное

полной потере жесткости при одноосном, двухосном,

или трехосном сжатии, при этом соответствующие

Сук1 ^ 0 .
Растрескивание материала или появление «трещины»

в плоскости, перпендикулярной одной из координатных

осей х> приводит к падению жесткости материала в данном

направлении. Под «трещиной» понимается образование

в бесконечно малом элементе среды зоны со сниженными механическими характеристиками в результате накопления повреждений (в соответствии с диаграммой на
рис. 1). Для каждой трещины (здесь и далее кавычки опущены) будем рассматривать два состояния: трещина открыта или закрыта. Используя понятия о модулях упругости и коэффициентах Пуассона вместо упругой

константы Е> — введем переменную величину Етр(ей), зависящую в соответствии с диаграммой (см. рис. 1) от

уровня деформации. Коэффициенты Пуассона, определяющие вклад деформаций в направлениях поперечных к

оси х> приравниваем к нулю. Кроме того, в соответствующие сдвиговые жесткости введем понижающий коэффициент , который облегчает сдвиг вдоль поверхности

трещины (косвенно учитывает трение по поверхностям

трещины). Знак « + » здесь указывает, что трещина открыта. Критерии открытия-закрытия трещины определим

ниже.
Рассмотрим появление одной трещины в плоскости перпендикулярной оси х1 (рис. 2). При этом в направлении х1

жесткость падает и вместо упругой константы Е1 в этом направлении — вводится Е1тр(е11). Коэффициенты Пуассона

П12 и Пз, характеризующие деформацию в направлениях х2

и х3 при растяжении в направлении оси х1, принимаем равными нулю.
Тогда выражения (1) для материала с раскрытой трещиной в плоскости перпендикулярной оси х1 можно записать в виде:
*11 =
'11
Е^(еп)
V,
_ (У22 у32 _
22 д, р и33’
2 3
Е —
е33
2
(3)
Выражая напряжения через деформации и вводя понижающий коэффициент в соответствующие сдвиговые

жесткости, физические уравнения для данного случая получим в виде:
Рис . 1. Диаграмма деформирования упруго-хрупкого материала:

сттр - напряжение образования трещины при одноосном сжатии;
Ф - коэффициент релаксации напряжений после образовании трещины.
--------------- page: 61 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
61
<Т2 2
<т33 —
1-^32
(^22 + ^32^33)’
!-^23^32
(У23^22 ^33 )’
°12 = 2РтрСП8\2’

СУ2 з = 2(^23^23’
СТ13 = 2АрС13*13-
Т.е. коэффициенты жесткости в определяющих соотношениях (1) для материала с раскрытой трещиной в плоскости, перпендикулярной направлению х1 будут иметь вид:
(4)
^трС^п) > ^11
с =
'-'3333
1 -У„У,
- О, С2:
1~У23У32
. г =
> 2233
= а
(5)
^1212 — Лр^Ъ > ^1313 _ Ар ^13 > ^2323 — ^2:
СТ12 — 2РтрС128П’

&23 = 2(?23&23’
СТ13 = 2Ртр^13813’
(6)
т.е. ^1212 Др^12» ^1313 Д?р^13 ’ ^2323
тр 13 :
'23 *'
(7)
Здесь понижающий коэффициент Др

Р^ , также учитывает сдвиг вдоль поверхности трещины.

Остальные коэффициенты жесткости равны исходным в

неразрушенном состоянии.
Кроме того, возможны варианты появления двух и

трех трещин в точке элемента (открытых и закрытых)

в плоскостях, перпендикулярных направлениям х (1 =

1, 2, 3). Так, если кроме открытой трещины в направлении, перпендикулярном оси К; появляется еще и открытая трещина в направлении, перпендикулярном x2

(рис. 3), физические уравнения для этого случая будут

иметь вид:
°11 = Я1тр(*п)*11>
°22 = ^2 тр (^22)^22
Аналогично можно получить коэффициенты жесткости для открытой трещины в направлениях, перпендикулярных осям х2 и х3 соответственно.
Состояние раскрытия или закрытия трещины будем

оценивать по знаку нормального контактного напряжения

на поверхности трещины и далее обозначено знаком « + » —

открытая трещина, знаком «-» — закрытая трещина. Для

материала с закрытой трещиной (контактные сжимающие

нормальные напряжения < 0 ) в плоскости перпендикулярной направлению х1 в определяющих соотношениях

корректируются только сдвиговые жесткости:
(8)
СГ33 ^3833 ’
СТ12 = 2Ртр ^12^12’
°23 =2РтрСХеХ’
°13 = 2Ртр ^13^13' __
Аналогично получаются определяющие соотношения

для двух трещин одновременно в направлениях X2 и x3 или

x1 и Xз.
В случае появления трещин в трех взаимно ортогональных направлениях (рис. 4), физические уравнения

будут иметь вид:
°11 = -^1тр(^11)^11»
сг22 — Е2тр (^22)^22»
сг33 — Е3тр
2тр
(^33 )^33»

°12 = 2^4,^12^12.

ст2з =2РАе23,

°13 =2ЛрС13*13-
(9)
Рис. 2. Трещина в направлении перпендикулярном оси
--------------- page: 62 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Поскольку вопросы прочности конструкций из кир-
пичной кладки при сложном напряженном состоянии с
учетом накопления повреждений в настоящее время пока
не имеют теоретического решения и не нашли отражения
ни в нормах РФ ни в нормах зарубежных стран, была раз-
работана математическая модель механического пове-
Литература
1.
2.
2005.
3.
4.
по каменным конструкциям. М.: Стройиздат, 1969. С. 5—44.
5.
следования конструкций крупнопанельных зданий: Сб. тр./ М.: ЦНИИСК, 1981.
Разработка технологии автоматизации процесса монтажа печатных плат

с применением механизмов с параллельной кинематикой
Клеветов Д.В ., ассистент
Ковровская государственная технологическая академия имени В .А. Дегтярева
В современных условиях эффективным средством интенсификации производства, при повышении качественных показателей продукции и снижении её себестоимости, является механизация и автоматизация

технологических операций. В связи с тем, что сборочные

операции, как правило, являются завершающим этапом

производственного цикла изделий машиностроения и

приборостроения, от качества их выполнения, в значительной мере зависят точность, надежность и долговечной

продукции.
Автоматизированная сборка позволяет повысить производительность труда, исключить вредное воздействие

на человека шума, вибрации, пыли, грязи, токсичных веществ, а главное обеспечить стабильное качество изготавливаемых изделий
В современной промышленности важную роль играет

время. Именно время определяет насколько быстро возможно произвести продукцию или оказать необходимый

объем услуг.
Электроника, в современной промышленности, является динамично развивающейся отраслью. Да и самостоятельной электроника стала относительно недавно, по

меркам науки. С развитием этой отрасли резко возросла

и нагрузка на производственные мощности предприятий,

занимающихся производством и выпуском радиоэлектронной аппаратуры. Выпуск данного вида изделий со
--------------- page: 63 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
пряжен определенными трудностями, связанными с его

спецификой. В настоящее время стремление минимизировать окружающую нас технику охватили все человечество.

Но проблема минимизации не найдет своего решения без

применения точнейшего оборудования и внедрения новых

технологий в производство.
С развитием современных технологий на вооружение

современной промышленности приходит новое оборудование, принцип работы которого основан на использовании параллельной кинематики.
Целью исследований является создание технологии

для автоматизации производственного процесса монтажа

печатных плат с возможностью применения механизмов с

параллельной кинематической структурой. В настоящее

время это очень сложный технологический процесс в

части автоматизации. Достигнуты результаты по автоматизации производства на отдельных переходах производственного процесса.
Основными преимуществами параллельных манипуляторов перед последовательными являются: более высокая

жесткость системы, лучшая грузоподъемность и меньшая

инерция, а так же внешние габариты и повышенная скорость работы. Замкнутая кинематическая цепь обеспечивает более высокую жесткость всей конструкции, а сокращение массы подвижных частей уменьшает нагрузки

на привода. В итоге это существенно повышает динамику

и точность позиционирования МПКС, а так же повышает

энергоэффективность производства.
К недостаткам параллельных роботов следует отнести

меньшее рабочее пространство, по сравнению с последовательными механизмами, и более сложную конструкцию.

Но, несмотря на недостатки, подобные системы становятся более привлекательными для применения в современной промышленности, в которой ценятся производительность и компактность.
Основным замыслом, при использовании подобных

устройств было оперировать легкими объектами, но с

большой скоростью и повышенной точностью, то, что

требовалось и требуется в промышленности. Заявленные

свойства являются достаточными для применения подобных механизмов в автоматизированном монтаже печатных плат.
Обычно, механизм с параллельными кинематическими

связями, (в дальнейшем — параллельный манипулятор)

состоит из движущейся платформы, которая прикрепляется к зафиксированной платформе (базе) несколькими

соединениями (ногами). В большинстве случаев число ног

равно числу степеней свободы. Каждое соединение управляется одним приводом, и все привода могут размещаться

на или возле базы. Вследствие того, что внешняя нагрузка

на подвижную платформу может разделяться между приводами, параллельные манипуляторы имеют хорошую

грузоподъемность. Началом отсчета новой эры развития

МПКС, эры экстремально больших скоростей и ускорений, принято считать конец 80-х, годы создания робота

<ГОе11а». Создание нового семейства МПКС произошло в
Швейцарии и принадлежит профессору КеутопС С1ауе1

(см. рис. 1) [1—3].
Семейство механизмов с параллельной кинематической структурой очень обширно, особенно многогранно

области применения подобных устройств. Подобные технологии нашли широкое применение в промышленности

(станки и краны), индустрии развлечений (аттракционы,

театральное оборудование), медицине [3—4] и многих

других областях деятельности человека.
Изначально же подобные виды устройств применялись

для имитации бортовой качки судна и в авиа тренажерах,

причем преимущественно это была военная технология.
Однако для более массового применения подобных устройств необходимо более подробно остановиться на вопросе изучения рабочей области. Исследования данных

характеристик занимаются как в России, так и за её пределами [5—10]. Необходимо определить, согласно поставленным задачам, достаточно ли рабочей области для

выполнения поставленной задачи. Сможет ли применение подобной технологии обеспечить автоматизацию

технологического процесса монтажа печатных плат. Поэтому вопросу изучения рабочей области отводится очень

важное место в теории МПКС.
Как уже было отмечено, что распространение применения МПКС ограничивается относительно «малой» рабочей областью пространства самого оборудования. Это

свойство одновременно является достоинством и недостатком. Достоинством можно выделить — компактность оборудования, а в недостатки — обработку малых

объектов. В связи с ограниченной рабочей областью, необходимо точно знать какое оборудование необходимо

использовать в том или ином случае, или, другими словами, необходимо определить зависимость между габаритами обрабатываемых изделий и размерами проектируемого оборудования по их обработке. Т.е. принимая во

внимание себестоимость изготовления изделий, которая

должна иметь тренд на понижение, под конкретные задачи проектируется отдельное оборудование — максимально универсальное в рамках данного технологического процесса.
Например, в [5] при проектировании платформы Стюарта важно априорно знать характеристики рабочей области манипулятора при заданных ограничениях на величину хода приводов механизмов. Как правило, рабочая

зона таких устройств представляет собой достаточно

сложную геометрическую фигуру, форму которой трудно

передать в технической документации. В [5] приводится

метод построения сечений рабочей области тремя ортогональными плоскостями (гх, гу и ух) проходящими через

точку центра платформы в исходном положении манипулятора. Этот метод позволяет с малыми вычислительными

затратами оценить рабочую область проектируемого манипулятора с учетом того что: хода приводов ограничены

сверху и снизу, должны отсутствовать взаимные пересечения звеньев манипулятора, механизм не должен попадать в особые положения.
--------------- page: 64 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 1. Оригинальный чертеж МПКС (и 5 . Ра1еп1 4. 976.582) [1]
1.
Приступая к анализу подобных механизмов, обратимся

к простейшим из данного семейства — плоским механизмам или механизмам с двумя степенями свободы. Но,

стоит отметить, что обширное семейство разработанных

МПКС делится на 2 большие группы [6]:


Разберем более подробно каждую из них. Пример
МПКС первой группы, описанный в [7—8] — это механизм

с двумя рабочими устройствами, закрепленными на жестко

закрепленных шарнирах и скрепленных между собой точкой

сцепления. Движение осуществляется путем перемещения

конструкции по полозьям основной рамы (станины), а благодаря шарнирному соединению удается осуществлять перемещение в рабочем пространстве. В данном случае, рабочая область ограничена рамками самой рамы и особыми

«мертвыми зонами» в крайних положениях. Подобные устройства не получили широкого распространения, хотя и заняли свою нишу в области промышленного оборудования.
Более привлекательной для современной промышленности МПКС второй группы. Где взамен рабочих устройств применяются рабочие цилиндры [8—9]. Одновременно перенесем нашу задачу в более привычный для

анализа вид — в декартову систему координат (см. рис. 2).

В которой: ^1 и ^2 — расстояние от места крепления 1-го и

2-го рабочего соответственно цилиндров до заготовки (т.

Р) или длина рабочих цилиндров; Ь — расстояние между

закрепленными концами рабочих цилиндров (отрезок

АВ); Р(хр:ур) — координаты заготовки.
Итак, получаем, в системе существует 2 закрепленных

на шарнирах пневмо(гидро-) цилиндра соединенных

между собой (рис. 2). В месте соединения (точка Р) может

быть установлен хват или любая другая насадка.
Объединим точку сцепления, хват и заготовку в одной

точке — т. Р. Тогда задачей конструктора является создание такого механизма что бы была возможность по автоматическому перемещению заготовки на определенное

расстояние, т.е. относительно нашего случая перемещение т. Р. Причем положение т. Р в начальный и в конечный моменты времени изначально определены. Конструктору только необходимо подобрать необходимый

механизм, т.е. рабочие цилиндры с требуемым диапазоном работы от минимального до максимального значений. Данные рабочие цилиндры имеют возможность как

растяжения, так и сжатия (направление перемещения показано стрелочками (рис. 2).
Для того, чтобы сопоставить работу системы с необходимыми параметрами перемещения заготовки (рабочая

область) у инженеров-конструкторов непременно должен

находиться мощный инструмент визуализации, позволяющим им оценить функциональные возможности будущего изделия. Важным в изучении рабочей области является изучение в контексте дальнейшего промышленного

применения. Имена она, рабочая область, ограничивает

применение МПКС.
В [10] описан существующий инструмент, который

позволяет отображать рабочую область описанных выше

конструкций. Данное приложение было создано в среде

МЛТЬАВ-СШ. В данном приложении необходимо задание нескольких параметров: минимально и максимального значений длин рабочих цилиндров и расстояния

между закрепленными концами рабочих цилиндров (отрезок АВ, см. рис. 2). Приложение позволяет получить

изображение рабочей области.
Однако данный алгоритм позволяет увидеть только

возможности самого механизма и не позволяет одновременно увидеть положение объекта перемещения. Одновременно отсутствует и сам алгоритм преобразований,

не позволяющий увидеть математическое обоснование.

Добавление подобных свойств отображения позволило
--------------- page: 65 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный 65
Рис. 2. Плоский механизм с параллельной кинематикой [8: Лд.10. р . 6].
бы сделать процесс моделирования более эффективным

и прозрачным. Сам процесс моделирования, в данном

случае призван решать две задачи:
1.
2.
причем вторая задача наиболее ценная.
В результате проведенных исследований [11, 12, 13]

удалось выявить полное соответствие задач по моделированию рабочей области механизмов с двумя степенями свободы (описанных выше) и задач, решаемых при исследовании плоской (дальномерной) [15] навигационной задачи.
В задачах позиционирования главной целью является,

как можно более точно определить местоположение объекта в пространстве или на плоскости. Наряду с этим, к

данным задачам предъявляются особые требования по

точности и надежности всех сделанных измерений и расчетов. Немаловажную роль при этом играют и задачи визуализации процессов, как промежуточных, так и конечных. Необходимо отметить, что в [8] не представлен

алгоритм построения или решения задачи визуализации.
Основываясь уже на сделанном выводе о соответствии решаемых задач позиционирования, удалось создать

новый «более легкий», по сравнению с [8], инструмент

визуализации [14] рабочей области плоских механизмов с

параллельной кинематикой.
Но в отличие от описанного выше [8], полученный алгоритм [17, 18, 19] позволяет не только добиться таких же

результатов, но и проследить возможное поведение рабочих цилиндров при задании необходимой рабочей области.
Как и в способе прототипе [8] (см. рис. 7а), в разработанном алгоритме [20] необходимо задание минимального и максимального значений, которые могут принимать длины рабочих цилиндров, координаты точек А и В,

тогда на экране компьютера будет отображаться рабочая

область. Вследствие многократного решения геометрической задачи мы видим результат в виде геометрического

места точек. Алгоритм схож с известным методом Монте-

Карло (в нем так же определяются ограничения области).
Так же добавлена функция по изображению рабочего

пространства с известными рабочими параметрами. Алгоритм визуализации имеет возможность отображения

области, в которой предстоит перемещать или обрабатывать заготовку (деталь). Это возможно благодаря заданию

длин рабочих цилиндров и размера их хода.
Так же одним из преимуществ нового способа визуализации является то, что он был создан в среде МаШСАЭ,

что является более «легкой» по сравнению со средой

МАТЬАВ-ОШ разработки. При этом разработчику-про-

ектировщику системы представлен полностью математический алгоритм решения. Поэтому, несомненно, можно

выделить ещё одну дополнительное достоинство созданного алгоритма его открытость.
Напомним, что визуализация рабочего пространства

не является главной целью при проектировании, она

главным образом призвана помочь конструкторам на начальных этапах проектирования, а так же для большего

понимания происходящих процессов. Полученные результаты исследований процедуры визуализации позволят

любому читателю применить их к исследованию аналогичных задач со своими исходными данными.
Визуализация рабочей области плоских механизмов

призвана помочь при понимании более сложных механизмов, когда число рабочих цилиндров увеличивается,

а движения совершаются уже не на плоскости, а в пространстве.
Благодаря проведению работ по исследованию рабочей области МПКС был создан алгоритм и выведены

критерии, позволяющие в совокупности:
1.
размеров объектов технологического процесса, что позволит рационально использовать производственные площади.
2.
область ещё на стадии моделирования.
3.
4.
5.
--------------- page: 66 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
6.
7.
участков;
8.
стало возможным его применение для решения иных
задач с подобными входными параметрами. И, что самое
главное, данный алгоритм полностью соответствует ре-
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
проблемы защиты и безопасности: Труды 7 всероссийской научно-практической конференции, Том.4. «Экстремальная робототехника» СПБ. 2004., С. 140—143.
6.
гоЬо!з изей т сопз^гисИоп аррНсаИопз, ТЬе 24!Ь 1п!етаИопа1 8утрозшт оп Аи1отаИоп апй КоЬоИсз т

Сопз^гисИоп. 18АКС 2007, рр. 205-210, VVV.^аагс.о^д/еx^ета1/^загс2007-сй/VVV/Р^Р/2.3_4_104.рй!
7.
о! Ргеейот / I. Ниарепд Ши. Рага11е1 Машри1а!огз, Тотагйз АррНсаИопз. СЬар!ег, 14 // 1-ТесЬ ЕйисаИоп

апй РиЬНзЫпд. — Аиз!па. V^еппа: РпЫей Ы СгоаИа, йгз! риЬНзЬей Арп1 2008. — Р. 295-296.
8.
9.
оп Аи1отаИоп, ^иа1^^у апй ТезИпд, КоЬоИсз — А^ТК 2006 (ТНЕТА 15), С1и|-№роса, Коташа, рр. 278—283,
2006.
10.
о! Ргеейот / I. Ниарепд Ши. Рага11е1 МашриЫогз, Тотагйз АррНсаИопз. СЬар!ег, 14 // 1-ТесЬ ЕйисаИоп

апй РиЬНзЫпд. — АизЫа. V^еппа: РпЫей Ы СгоаНа, йгз! риЬНзЬей Арп1 2008. — Р. 308—312.
11.
Клеветов // II Всероссийская научная конференция и VII Всероссийская школа-семинар аспирантов, молодых

ученых и специалистов «Математическое моделирование развития Северных территорий Российской федерации»: Тез. докл. / Якутстк: Филиал изд-тва ЯГУ, ИМИ ЯГУ, 2009. — С. 87 — 89.
12.
промышленной, социальной и экономической сфер регионов России [Электронный ресурс]: II Всероссийские научные Зворыкинские чтения. Сб. тез. докладов II Всероссийской межвузовской научной конференции

(Муром, 5 февраля 2010 г.). — Муром: Изд.полиграфический центр МИ ВлГУ, 2010. — 802 с., ил. —1 электрон.

опт. диск (С^-КОМ). — Загл. с экрана. — № гос. регистрации 0321000182. С .627—629
13.
цессах производства [Текст] /Д.В. Клеветов // Вооружение. Технология. Безопасность. Управление [Текст]:

материалы V научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых. В6ч. Ч. 4. — Ковров: ГОУ ВПО

«КГТА им. В.А. Дегтярева», 2010. С. 59—71.
14.
// ТЬе 1Ыгй МетаШпа! соп!егепсе “РгоЬ1ет о! СуЬегпеИсз апй МогтаИсз” 8ер!етЬег 6—8, 2010, Ваки,

АгегЬацап, 8ес!юп #5 “Соп!го1 апй 0рИт12аИоп”, Р. 174—177.
15.
16.
нарных маяков // Известия РАН. ТиСУ, 2005, № 1, С.159—166.
17.
Барабанова, Д.В. Клеветов, А.А. Клычев // Гироскопия и навигация. — 2006. — №2(53). — С. 98.
18.
Барабанова // «МИКМУС-2007» избранные труды конференции. — М.: ИМАШ РАН, 2007. — С. 50—56.
19.
Д.В. Клеветов, О.О. Барабанов // Известия ОрелГТУ. Серия: Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. — Орел: ОрелГТУ, 2008. — №2—2/270(545). — С. 67—69.
--------------- page: 67 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
20.
заепсе.аг/5/49.рй!
Работе выполнена при поддержке РФФИ (грант № 05—08—50076)
и проекта №14006 программы «У.М.Н.И.К.».
Существующий опыт в разработке моделей деятельности

образовательных учреждений
Краевский Я.П ., соискатель
Омский государственный институт сервиса
Научный руководитель - кандидат педагогических наук, профессор Лучко О.Н.
В настоящее время информационные технологии постепенно внедряют в ВУЗы и применяют там для совершенствования и автоматизации бизнес-процессов, а так же

для разработки моделей деятельности образовательных учреждений (ОУ). Это происходит под влиянием руководства

ВУЗов или на альтруистической основе преподавателей

технических дисциплин, что позволяет образовательным

учреждениям быть более конкурентоспособными.
Рассмотрим такие внедрения в образовательный процесс на примерах некоторых ВУЗах страны.
1)
верситет описал свою обновленную структуру (Рис.1),

ориентированную на реализацию философии всеобщего
(комплексного, тотального) управления качеством университета. В этой структуре выделены две группы элементов [1]:
В структуре университета необходимо разделять основные подразделения, ориентированные на выполнение

миссии и сопутствующие подразделения, способствующие эффективной работе основных подразделений.
2)
государственного университета внедрение информационных технологий в образовательный процесс нашло свое

применение в системе генерации расписания [3].
Правильно составленное и оптимизированное расписание занятий позволяет сохранить высокую работоспоРис . 1. Структура ИГЭУ, ориентированная на выполнение миссии вуза
--------------- page: 68 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 2. Контекстная диаграмма процесса генерации расписаний
собность на протяжении учебного дня, недели, четверти,

сессии. Для системы генерации расписаний (СГР) занятий

на факультете высоких технологий входными параметрами являются: учебный план и банк аудиторий, а выходными — оптимизированное расписание. В качестве управляющих факторов приходятся ограничения, налагаемые

на систему и непосредственно алгоритм эвристического

поиска, используемый для создания системы на программном уровне, а механизмами (ресурсами, необходимыми

для проведения работы) выступают аппаратное обеспечение, программное обеспечение и непосредственно персонал. Взаимодействие системы с внешней средой показано в виде контекстной 8А^Т-диаграммы (Рис.2).
Функциональная декомпозиция процесса происходит в

среде ВРдат. В процессе компоновки расписания данные

неоднократно анализируются и проверяются. На первом

этапе экспертами анализируются информация о преподавателях и банк аудиторий, при этом учитывается условие

отсутствия окон у преподавателей и допустимая загруженность аудиторий. После каждого сеанса декомпозиции

проводятся сеансы экспертизы — эксперты предметной

области указывают на соответствие реальных процессов

созданным диаграммам. Найденные несоответствия исправляются, и только после прохождения экспертизы без

замечаний можно приступать к следующему сеансу декомпозиции. Так достигается соответствие модели реальным процессам на любом и каждом уровне модели.
Логическая модель составления и оптимизации расписания полученная в среде ЕКдат представлена на рис.3.
Как видно из диаграммы, зависимыми сущностями являются: расписание; нагрузка; группа; а независимыми: преподаватели; учебный план; аудитории. При этом все связи

между сущностями отражают отношение один-ко-многим.
Успешное создание модели расписания стимулировало факультет высоких технологий РГУ на дальнейшую

работу. Целью данной работы является создание базы

данных (БД) «Абитуриент», которая позволит автоматизировать работу технического секретаря приемной комиссии факультета высоких технологий РГУ [2].
При работе с большим числом людей приёмной комиссии приходится иметь дело с огромным количеством

информации, поэтому возникает необходимость структурирования и организации сбора, хранения, обработки,

анализа и эффективного доступа к накопленным данным.
Проанализировав работу центральной приемной комиссии РГУ и использовав описание информационных

процессов, протекающих в ней, в среде ВРдаш разработана контекстная модель работы приемной комиссии и

проведена ее декомпозиция (Рис. 4).
На следующем этапе на основе полученных моделей

в среде ЕКШш разработаны логическая и физическая

структура БД.
Использование проектируемой БД позволит не только

автоматизировать работу секретаря приемной комиссии,

но и проводить анализ результатов вступительных испытаний для выявления целевой аудитории.
Использование совместно программных инструментов

ВРдат и ЕКдаш помогает правильно оценить стоящие задачи, предложить адекватное решение и разработать центральную часть любой информационной системы — базу

данных. Эти инструменты позволяют сконцентрироваться

на собственно разработке системы и снизить потери вре-
--------------- page: 69 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Кэзр1$эп1е
А шЛЮпа

потег эиЛИогу

Ир
утлеэПшое!

дориз^тэу пздгигкэ

ЫадщгЬз
ис1пеЬп1у р1ап
Куга
Кугв {РК) ] Стррз
Ё[>&С)г(П0б1 (РК) ■
Мотег дгыррИ
Р гейте!
10 ргерос! (РК) I
Куге (РК)
ко 1 с^ааог
ко1 г,1тв™
5рес1а1поб1 (РК)
ка!|с11еэ1ус1 с11е
Рис. 3. Логическая модель «составления и оптимизации расписания»
данные об

абитуриентах
список

^зачисленных
требуемая
форма
представления
информация
о
поступивших
представление
данных в
необходимой
форме :
Ор. 6:
Рис . 4. Диаграмма декомпозиции БД «Абитуриент»
мени, которые обычно происходят при согласовании моделей со специалистами предметной области. Кроме того,

использование этих инструментов дает возможность получить набор полностью документированных и согласо-
Литература
1.
ванных моделей, что в значительной степени облегчит поддержку созданных систем в будущем, а также может быть

повторно использовано при разработке других систем.
2.
3.
Автоматизированная система управления качеством вуза // ИГЭУ [Электронный ресурс]. — Режим доступа:

Ьйр://дададалзис1.шДоп!ДасЬез1уо/гезЬта1.рй{
Корохова Е.В., Фоменко Е.С., Козуб Ю.А. Анализ и проектирование базы данных «Абитуриент»// Современные информационные технологии в образовании [Электронный ресурс]. — Режим доступа: ЬИрУ/датйода.

ейи.ш/датйода_са1:а1од/Шез/г51206/1:е2_2005.рй!
Чурсин А.В., Бордюгов А.С. Система генерации расписания занятий факультета высоких технологий // Современные информационные технологии в образовании [Электронный ресурс]. — Режим доступа: Мф^/датйода.

ейи.ш/датйода_са1:а1од/Шез/г51206/1:е2_2005.рй!
--------------- page: 70 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Повышение эффективности аэрокосмических тренажеров для подготовки

космонавтов к действиям в чрезвычайных ситуациях
Кузнецов Б .В ., студент
Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Прошкин В .Н.
Пензенская государственная технологическая академия
Введение
В настоящее время известно множество способов моделирования психофизиологических эффектов в обучающих тренажерах [1], согласно которым вычисляют в

реальном времени параметры поведения объекта, синтезируют в информационных каналах психофизиологические эффекты и преобразуют их в ощущения пространственного движения, визуальной внутрикабинной и

внекабинной информации, слуховой (шумовой, речевой),

тактильно-кинестетической информации (от органов управления).
Общим недостатком существующих способов моделирования является отсутствие воспроизведения некоторых психофизиологических ощущений дискомфорта,

возникающих у экипажа в условиях реального полета,

таких как: укачивание, затуманивание зрения, усталости,

страха, тревоги, болевых ощущений, эйфории, нарушение

чувства равновесия и т.п. Разработчики комплексных

средств обучения считали невозможным с помощью технических средств имитировать полную информационную

среду реальных условий, включая психофизиологическую

напряженность персонала. Поэтому при моделировании

экстремальных режимов работы объекта всегда имела

место предметная неполнота, некая условность и отсутствие имитации эмоционального фона, что сказывалось на

эффективности обучения, не обеспечивая возможность

приобретения навыков, более высокого уровня для принятия правильных решений в штатных и аварийных режимах.
В процессе изучения информации по этой проблеме

было выявлено, что профессиональная деятельность персонала, в том числе и космического экипажа, является

разновидностью сложного умственного, нервно-эмоционального и физического труда, отличающегося большой

психофизиологической напряженностью. По результатам

экспертного опроса [2] были выделены четыре блока профессионально важных качеств:

ность, ответственность, трудолюбие, дисциплинированность, работоспособность и др.);

ческая культура, творческое мышление, способность

предвидеть развитие ситуации, знания теоретического и

практического характера и др.);

требовательность, способность принимать осмысленные

решения, навыки воспитательной работы и др.);

принятия решений, эмоциональная устойчивость, инициативность, решительность, внимательность, самостоятельность и др.).
Следует отметить, что их формирование и оценка осуществляется непосредственно в процессе управления и

эксплуатации с реального стратегически важного объекта. Анализ показывает, что первые три блока качеств

интегрированы с психологическими качествами обучаемого и определяют не только поведение персонала в релевантной области, но и влияют на эффективность их деятельности.
Кроме того, в ходе исследований было выявлено, что

большая часть психофизиологических ощущений испытываемых человеком на реальном объекте, вызвана действием инфразвукового поля, образуемого транспортным

средством, которое выступает в роли своеобразного ин-

фра-низкочастотного акустического преобразователя

[3.5]. Поэтому обучающие системы, к которым относится

тренажер, должны обеспечить наиболее полную и точную

имитацию информационной среды реального объекта,

учитывая особенности функционирования различных анализаторов человека (слух, зрение, обоняние, тактильнокинестетические, акселерационные и психофизиологические ощущения и т.д.) [1].
Принимая во внимание эти важные составляющие в

системе подготовки космического экипажа, нами разработана модель тренажера с более высокой обучающей эффективностью, за счет дополнительного воспроизведения

новых информационных потоков, которые имеют место

на реальных объектах с учетом реализации человеческого

фактора на более высоком качественном уровне. Все это,

в конечном итоге, будет способствовать укреплению доверия к тренажеру в целом, подтверждая правильность и

подобие его характеристик реальному объекту. За основу

предлагаемой модели взят способ моделирования психофизиологических эффектов в тренажере транспортных

средств [6].
Описание
На рисунке 1 приведена структурная схема устройства,

реализующая способ моделирования психофизиологических эффектов на аэрокосмическом тренажере. В состав тренажера входят:

екта (ИППРО);



--------------- page: 71 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Рис. 1. Структурная схема тренажера

(ИЗВКИ);

мации (ИЗКИ);

мации (ИТКИ);


низкочастотный (УИНЧ);

тотный (ПАИНЧ);



В процессе выполнения тренировочного задания оператор 12 воздействует на органы управления, расположенные в имитаторе 7 тактильно-кинестетической

информации. При этом электрические сигналы, сформированные в имитаторе 7 по шине данных, поступают в имитатор 1 параметров поведения реального объекта. Имитатор 1 представляет собой комплекс вычислительных и

программных средств, с помощью которых обеспечивается решение уравнений для моделирования в реальном

масштабе времени работы имитатора поведения реального объекта, например аэрокосмического средства, вычисление динамических, аэродинамических и других коэффициентов, кинематических соотношений, логических

и дифференциальных уравнений, описывающих динамику

поведения имитируемого объекта и его бортовых систем.
По сигналам, полученным с имитатора 7 тактильнокинестетической информации, имитатор 1 синтезирует

параметры режима работы реального объекта и по шинам

данных воздействует на имитаторы 3...7, пульт 2 инструктора, генератор 8 инфра-низкочастотный, регулируемый

усилитель 9 интенсивности инфра-низкочастотный. В

ответ на эти сигналы:

грамме синтеза имитации ощущения движения с помощью

динамического стенда, воздействует на оператора 12 и создает у него иллюзию пространственного перемещения;

ковые сигналы и воздействует на органы слуха оператора

12, создавая у него иллюзию о работе двигателей, агрегатов внутреннего оборудования, имитируемого объекта,

шумовой внекабинной и внутрикабинной обстановки и т.п.;

генерирует изображения внекабинной обстановки, создавая у оператора 12 иллюзию зрительного присутствия

в некотором пространстве;

мации выдает оператору 12 информацию о параметрах

движения имитируемого объекта с помощью бортовых

приборов и индикаторов;

мации обеспечивает реалистические характеристики

ощущения усилий на органах управления в зависимости

от имитируемой обстановки;

мацию о работе систем имитируемого объекта, действиях

оператора 12 в текущий момент времени, по которым, в

дальнейшем дается объективная оценка о его профессиональной подготовке. В процессе выполнения тренировочного задания, инструктор, не предупреждая оператора
12,
рийные внештатные ситуации, которые могут иметь место

на реальном объекте;
--------------- page: 72 -----------
72
учёный
Международная заочная научная конференция

тель 10 преобразует электрические сигналы, поданные

на его вход с регулируемого усилителя 9 в инфразвуковые

колебания. Частота и интенсивность этих колебаний определяется состоянием электрических сигналов на входах

генератора 8 и усилителе 9;

временных, энергетических и частотных характеристик

инфразвуковых колебаний источника 10. При достижении

или превышении предельного значения уровня интенсивности инфразвука, формируется аварийный сигнал,

который подается на регулируемый вход усилителя 9 и

уменьшает коэффициент усиления до безопасного значения. Требования к эффективности работы акустической

системы в тренажере определяет жесткие нормы на параметры их качества, которые должны соблюдаться в течении всего срока эксплуатации. Из разнообразия таких

систем наиболее приемлемым является магнитострикци-

онный преобразитесь параметров движения акустической

колебательной системы ПАИНЧ 10.
Для ограничения воздействия инфразвука на окружающую обстановку кабину тренажера с рабочим местом

оператора 12, анализатором 11 с источником 10 помещают в демпфер 13.
Заключение
Предложенный способ моделирования также может

быть применен для подготовки операторов объектов стратегического назначения, работа которых связана с нервнопсихологическим напряжением, требуют высокого уровня

эмоционально-волевых качеств, памяти, восприятия, физической и психологической выносливости. Многоплановое воздействие имитатора на оператора обеспечивает

возможность оптимизировать психофизиологическое состояние обучаемого персонала, повышает его профессионально важные качества необходимые для работы в нормальных и экстремальных условиях.
В ходе проведения научно-исследовательской работы

студентов по данной тематике на кафедре «Автоматизация

и управление» Пензенской государственной технологической академии были получены следующие наиболее

значимые результаты:

которой получен патент РФ [6];

тренажеры и тренажерные комплексы» во Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества

студентов высших учебных заведений «Эврика-2007», г.

Новочеркасск;

честве» по номинации «Лучший научно-исследовательский проект в области технических наук» по проекту «Исследование и разработка автоматизированной системы

управления аэрокосмическим тренажером» во Всероссийском конкурсе молодежных проектов и программ (выставка «НТТМ июнь 2009» г. Москва).

ного Научно-Инновационного Конкурса» (У.М.Н.И.К. —

2010).
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Л.А. Прошкина Совершенствование управления предприятиями авиационного тренажеростроения в условиях

модернизации экономики: монография. — Пенза, ПГУ, 2008. — 156 с.
Самолаев Ю.Н. Классификация профессионально важных качеств авиационного специалиста. IV Всероссийская научно-методическая конференция «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки»

ГАНГ им. И.М. Губкина — Москва, 1994. — С. 14—16.
Н.Ф. Измеров и др. Инфразвук как фактор риска здоровью человека (гигиенические, медико-биологические и

патогенетические механизмы) — Воронеж, 1998. — 276 с.
Е.Е. Новогрудский и др. Инфразвук: враг или друг. — М.: Машиностроение, 1989.— 64 с.
Б.Л. Покровский Летчику о психологии. — М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1974. — 83 с.

Патент 2369909 РФ. МКИ: С09В9/00. Способ для моделирования психофизиологических эффектов в тренажере и устройство для его реализации / В.Н. Прошкин и др. // Опубл. 10.10.09 Бюл. № 28.
открытая реляционная модель данных технологических возможностей

промышленных предприятий
Курочкин Л.М., начальник отдела АСУ УМУ

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Проектирование технологических процессов обработки получить после разработки и сравнения нескольких тех-

деталей представляет собой сложную, трудоемкую и нологических вариантов. При проектировании техно-

многовариантную задачу. Правильное решение удается логических процессов для действующего производства
--------------- page: 73 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
необходимо располагать информацией об имеющемся

оборудовании, площадях и иных производственных условиях. Особое внимание уделяется возможности улучшения

технологичности конструкции детали, которая определяет

её трудоемкость и себестоимость. Оптимизацию проектируемых и действующих технологических процессов производят по различным целевым функциям (минимальной

себестоимости изготовления детали, максимальной производительности обработки и др.). Оптимальное решение

строится на множестве всевозможных комбинаций использования оборудования одного или нескольких предприятий. Сегодня, технолог не имеет полной информации

о технологических возможностях оборудования предприятий региона и поэтому ограничивается сравнением нескольких вариантов построения технологического процесса на одном предприятии. Предоставление технологу

оперативного доступа к полной информации о технологических возможностях (ТВ) предприятий региона позволяет существенно увеличить число вариантов реализации

технологических задач и повысить эффективность производства.
Повышение эффективности производства в первую

очередь связано с сокращением времени поиска технологичного и рационального технологического решения.

Повышение эффективности технологической подготовки

производства возможно за счёт расширения информационного обеспечения АСТПП сведениями о технологических возможностях предприятий региона и реализации

методов поиска вариантов построения технологического

процесса.
Основными показателями технологичности являются

использование высокопроизводительного оборудования,

себестоимость, станкоемкость изготовления детали.
Сокращение времени построения технологичных решений возможно при организации интерактивной среды,

предоставляющей инженеру-технологу необходимую информацию и расширяющий диапазон его производственных возможностей. Предоставляя технологу оперативный доступ к технологическим возможностям

современного высокопроизводительного оборудования,

методам подготовки произвольного технологического

процесса, методам расчета целевых функций вариантов

реализации технологического процесса, наборам унифицированных конструктивных решений можно существенно снизить затраты как на этапе проектирования, так и

этапе изготовления деталей и узлов. Включая в информационное обеспечение данные об оборудования предприятий целого региона можно решить ряд сопутствующих

задач: повышение загрузки дорогостоящего оборудования, планирования инвестиций, модернизации станочного парка, специализации производства, развития инфраструктуры региона.
Решение перечисленных задач предполагает создание

распределённой автоматизированной системы эффективной организации технологической подготовки машиностроительного производства (РСТПП), которая в
отличие от известных АСТПП реализует концепцию универсального представления данных о ТВ предприятий, обладающих оборудованием разного типа [1].
Главной задачей при создании РСТПП, поддерживающей автоматический многокритериальный поиск потенциальных исполнителей заказа, является разработка

модели данных в форме реляционных отношений, реализующей принцип открытости и функциональной целостности [2,3], позволяющей описать технологические

возможности предприятий и производственные заказы, расширять класс представленного оборудования,

его свойств и атрибутов, технологических возможностей

предприятий.
Основой для создания реляционной модели становится

концептуальная модель данных (рис. 1) отличающаяся

от традиционных моделей, применяемых в АСТПП, реализацией объектного подхода к представлению данных

о технологических возможностях. Пять уровней детализации позволяют описать характеристики оборудования

до уровня значений атрибутов технологических переходов
и,
это отличие предлагаемой модели и определяет основу

для методов поиска исполнителя заказа. Описание заказа

имеет подобный уровень детализации, что позволяет разрабатывать алгоритмы поиска и их реализацию.
Для создания реляционной модели данных необходимо

сформировать проблемно-ориентированный язык, структуры данных которого определяются реляционными отношениями и функциональными зависимостями на несущем

множестве реляционной алгебры Ке1(Т), а множество

операций определяется комбинацией операторов реляционного исчисления.
Операторы проблемно ориентированного языка обеспечивают управление двухуровневой надреляционной

структурой данных: открытым классификатором оборудования; описанием единиц оборудования и технологических процессов.
Определим набор операций управления открытым

классификатором оборудования системы мониторинга

технологических компетенций. Классификатор содержит

метаданные — описания атрибутов переходов и описаний

технологических переходов. На основе фиксированного

набора переходов формируются описания оборудования и

технологических процессов, к которым добавляются значения фактических параметров переходов. Открытость

классификатора предполагает расширение как числа атрибутов, так и набора переходов в системе.
Покажем, что описания технологических переходов в

описании оборудования предприятия и описаний технологических переходов производственного заказа могут быть

сравнимы между собой, так как на них определены операции эквивалентности и частичного порядка.
Доказательство утверждения сравнимости экземпляров технологических переходов в описаниях единиц

оборудования и технологических процессах основано на

реляционной полноте операций проблемно-ориентиро-
--------------- page: 74 -----------
74
учёный
Международная заочная научная конференция
Заказ
технологического
процесса
Операция
Переход
Атрибут
Значение
30, 20 модели, чертежи
I
Унифицированный заказ
Сравним
Т ехнологическая

возможность

предприятия
Оборудование
Операция
Переход
Атрибут
Значение
Атрибуты предприятия
Рис. 1. Концептуальная модель данных описания технологических возможностей
ванного языка, определения отношений эквивалентности

и частичного порядка на доменах технологических переходов.
Определим атрибут технологического перехода как реляционное отношение Р(рпате, Рт/> Руре) ,которое определяется своим именем рпате на домене ^(рпате), типом единицы измерения р1пу на домене ^(р^п,) и описанием способа

представления значений р1уре, домен которого содержит

признаки перечислимого(епит), интервального(т1) и

скалярного типа (уа1). Атрибуты технологического перехода образуют динамически пополняемый перечислимый

домен ^(Р).
На множестве атрибутов технологических переходов

определены отношения частичного порядка «лучше или

равен», и отношение эквивалентности «равен».
Утверждение 1: два атрибута технологического перехода сравнимы относительно отношения частичного порядка «лучше или равен», если их имена рпате и типы

единиц изменения р1п{ совпадают.
Утверждение 2: два атрибута технологического перехода р1 и р2 равны, если они сравнимы, а значения параметров:

тервалов равны;

вания совпадают;

Утверждение 3: атрибут технологического перехода р1
«лучше или равен» атрибуту технологического перехода
р2, если они сравнимы, а значения параметров для:

тервала р2;

р1;

значения р1.
Тогда технологический переход Т(1пате,Р,У) является

реляционным отношением, кортежи которого содержат

уникальное имя перехода 1пате, наборы атрибутов Р и значений параметров V — связанных с атрибутами значений

типизированных относительно р4уре.
На множестве экземпляров технологических переходов определены операции эквивалентности и частичного порядка «равно» и «лучше и равен» соответственно.
Утверждение 4: Технологические переходы Т1 и Т2

сравнимы, если число атрибутов переходов равно, и атрибуты с равными Рпате сравнимы.
Утверждение 5: Технологические переходы Т1 и Т2

«эквивалентны», если они сравнимы и их параметры с

равными Рпате равны.
Утверждение 6: Технологический переход Т1 «лучше

или равен» Т2, если они сравнимы, а их атрибуты с равными Рпате «лучше или равны».
Основываясь на реляционной алгебре Ке1(Т), определим на множестве экземпляров технологических переходов полнофункциональный набор операторов: добавления ^Т(аёё), удаления ^Т(ёе1), извлечения ^Т(зе1) и

сравнения ^Т(сЬеск) технологических переходов.Опе
--------------- page: 75 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
ратор «Извлечение данных о технологических переходах»

^Т(зе1).
Дано !пате — первичный ключ технологического перехода.
Результат: Две композиции универсальных отношений, содержащие набор атрибутов Р(зеХ)(рпате, р1п,

Р{УРе) и набор значений параметров ^зе1)(рпате, ууа1,

ут!, уепит) для технологического перехода с ключом!пате.
Утверждение 7: время извлечения композиций данных

экземпляра технологического перехода линейно зависит

от числа атрибутов в нём.
Оператор «Добавление технологического перехода»

^Т(айй):
Дано:1(Р{р1,р2,..,рп}, V{V^, V2, ... , Vп}) - переход

с набором атрибутов и значениями параметров переходов.
Результат: добавление перехода Т(1пате,Р^) в реляционную схему. Псевдокод реализации оператора:
Начало.
Для всех Р1 от 1 до п выполнить

Ызег^Т); Ызег^РО -> Р; Ызег! (у1) -> V;
Конец.
Утверждение 8: время добавления технологического

перехода в реляционной схеме Т(/пате,Р^) линейно зависит от числа атрибутов Р.
Оператор «Удаление технологического перехода»

^Т(йе1).
Дано:!пате— имя перехода с набором атрибутов и значениями параметров переходов.
Результат: удаление перехода из реляционной схемы

Т(/пате,Р^). Псевдокод реализации оператора:
Начало.
Для всех Р1 от 1 до п выполнить

^е1(Р^)-> Р; ^е1(V^) -> V;
Конец.
Утверждение 9: время удаления технологического перехода из реляционной схемы Т(/пате,Р^) линейно зависит от числа атрибутов перехода Р.
Оператор «Сравнение технологических переходов»

^Т(сЬеск).
Дано 1пате1,1пате2—первичные ключи экземпляров технологических переходов с набором атрибутов и значениями параметров переходов.
Результат: Р1ад{«Не сравнимы», «Сравнимы»,

«Равны», «Лучше или равны»} — определение истинности отношения эквивалентности и частичного порядка

для технологических переходов с ключами 1пате1 и 1пате2.

Псевдокод реализации оператора:
Начало.
Р1ад = «Не сравнимы»;
!етр(!2(р)) = !2(Р);
Для всех !1(Р0 от 1 до п
Найти соответствие в !етр(!2(р));
Исключить из !етр(!2(Р));
Если все соответствия найдены и !етр(!2(Р)) пусто

Р1ад = «Сравнимы»;
Для всех !1(Р0 от 1 до п
Сравнить !1(Р0 «равен» !2(Р1);
Если не равны Р1ад = «Не равны»;
Сравнить !1(Р0 «больше или равен» !2(Р1);
Если больше или равны Р1ад = «Больше ли равен»;
Иначе Р1ад = «Не равны»; ЕхИ;
Иначе
Р1ад = «Равны»;
Конец.
Сравнение отношений !1 и !2 осуществляется на основе

двух композиции отношений: набора атрибутов Р(зе1)(!1) и

значений параметровV(зе1)(1^) по первичным и внешним

ключам получаемых после выполнения операций ^(зе1)

(!1), ^(зе1)(12).
Утверждение 10: операция сравнения технологических

переходов выполняется за линейное время от числа атрибутов в переходе.
Сформируем описание единицы оборудования, как совокупности оборудования с индивидуальными значениями

атрибутов и технологического процесса как совокупности

переходов с индивидуальными значениями атрибутов. В

качестве описания оборудования принимаются имена атрибутов технологических переходов в реляционном отношении Т(!пате, Р, V), а в качестве значений — значения

экземпляров этих отношений.
Определим модель единицы оборудования, как реляционное отношение 5($пате,Т^в), где V — множество

значений атрибутов переходов оборудования, 5пате — уникальное имя оборудования. Все отношения 8 принадлежат домену ^(8).
На множестве единиц оборудования определены отношения эквивалентности «технологически идентичны» и

частичного порядка «лучше или такой же».
Утверждение 11: две единицы оборудования з1 и з2

сравнимы относительно операции частичного порядка

«лучше и такой же», если число их технологических переходов одинаково, а сами технологические переходы сравнимы по утверждению 6.
Утверждение 12: две единицы оборудования з1 и з2

«технологически идентичны», если они сравнимы и технологические переходы относительно утверждения 5 эквивалентны.
Утверждение 13: единица оборудования з1 «лучше или

такая же» как з2, если они сравнимы и все технологические переходы Р(з1) «лучше или равны» Р(з2).
Определим операторы извлечения ^(зе1)(з), добавления ^(айй)(з), удаления ^(йе1)(з), и сравнения двух

единиц оборудования ^(сЬеск)(з).
Оператор «Извлечение данных о единице оборудования» ^(зе1)(з).
Дано: 8пате — имя единицы оборудования.
Результат: универсальное отношение 8(&пате,ТУ) при

условии 8пате.
Оператор «Добавление единицы оборудования»

^(айй).
Дано: з($пате, Т{И, 12, ..Лп}, V${V$1, V$2,V$п}) —

описание единицы оборудования с набором технологи
--------------- page: 76 -----------
76 —да»„н^
ческих переходов Т и значениями параметров перехо-

довVз.
Результат: добавление описания единицы оборудования з в реляционную схему. Псевдокод реализации оператора:
Начало.
Для всех Т от 1 до п выполнить

1пзег1(8); 1пэе^(Т1) -> Т; 1пзег1 ^зО -^з;
Конец.
Утверждение 14: время добавления описания единицы

оборудования 8(зпате,Т,У) линейно зависит от числа технологических переходов в нём.
Оператор «Удаление единицы оборудования» ^(йе1).

Дано: 8пате — имя единицы оборудования.
Результат: удаление описания единицы оборудования з

из реляционной схемы. Псевдокод реализации оператора:

Начало.
8(зе1) (8пате) ->5(8патг,Т,У);
Для всехТ от 1 до п выполнить

^е1(Т^) -> Т; ^е1(VЗ^) ->Уз; ^е1 (8пате);
Конец.
Утверждение 15: время удаления описания единицы

оборудования 8(зпате,Т,У) линейно зависит от числа технологических переходов в нём.
Операция «Сравнение единиц оборудования 81 и 82»

^(сЬеск)(з).
Дано 5пате1,8пате2 — первичные ключи описаний единиц

оборудования.
Результат: Р1ад{«Не сравнимы», «Сравнимы»,

«Равны», «Лучше или равны»} — определение истинности отношения эквивалентности и частичного порядка

для технологических переходов с ключами 8пате1 и &пате2.

Псевдокод реализации операции:
Начало.
Р1ад = «Не сравнимы»;
1етр(з2(1)) =з2(1);
Для всех з1(П) от 1 до п
Найти соответствие в 1е тр2(Е);
Исключить из 1етр(з2^));
Если все соответствия найдены и 1етр(з2(Т)) пусто

Р1ад = «Сравнимы»;
Для всех з1(1) от 1 до п

Сравнить з1(Р0 «равен» з2(Р1);
Если не равны Р1ад = «Не равны»;
Сравнить з1(Р0 «больше или равен» з2(Р^;
Если больше или равны Р1ад = «Больше ли равен»;

Иначе Р1ад = «Не равны»; Ехй;
Иначе
Р1ад = «Равны»;
Конец.
Утверждение 16: Основываясь на технологии выполнения операций естественного соединения и проекции

реляционного исчисления, время выполнения операции

сравнения моделей оборудования линейно зависит от

числа технологических переходов единицы оборудования.
В общем случае сравнение оборудования относительно

утверждения 13 является избыточным, и следует определить дополнительное отношение частичного порядка

Т(Р(гез), ^гез)) «выполняется на» ${уре.
Утверждение 17: если все атрибуты Р(гез) сравнимы

с атрибутами Р(з1уре) и все технологические переходы

Т(з1уре) «не хуже чем» Т(гез), то переходы выполняются

на данной модели.
Введём операцию ^Р(сЬеск)(з) — сравнения произвольного набора технологических переходов

Т(Р(гез)^(гез)) с технологическими переходами оборудования $1уре.
Тогда процесс сравнения набора технологических переходов относительно единицы оборудования определяется следующим образом:
Дано: з(зпате,Тз, Vз) — , Т(Р1^гез)
Результат: Р1ад{«Выполняется», «Не выполняется»}

проверка истинности отношения частичного порядка «выполняется на». Псевдокод реализации операции:
Начало.
Р1ад = «Выполняется»;
Для каждого Тп=1 до п
Найти Тз из з;
Если Тто1»выполняется»на Тз;
Р1ад = «Не выполняется»; Ехй;
Конец.
Утверждение 18: время проверки возможности выполнения технологического перехода Т(гез) на единице оборудования з1уре составляет 0(п2) от числа технологических переходов.
Совокупность оборудования предприятия определяется, как реляционное отношение Е(зпате,5е, епате), где 8пате

предприятия, 5е — описание единицы оборудования со

значениями V — оборудования зпате предприятия епате. При

этом технологические возможности оборудования, могут
быть представлены в виде т 2 Е(8пате, 8в, 8пате) ><
^ ^пате7, УпатеР, У))С>< РРРрага , Рр , Р рре )
Представив описание технологического процесса в
виде реляционного отношения К(Т,у.), где Т — технологические переходы описания технологического процесса, а V,. — множество значений атрибутов переходов

описания технологического процесса, набор операций

Р принадлежит домену ^(Р) с согласованными наборами типов и значений параметров V^, получим возможность представления конкретного производственного заказа в виде:^2 К(Т,УГ) >< Т(ПпатеР,Уг) ><

Р( р
пате , Рт{, р!уре ) .
Тогда операция поиска 8еек(К,Р) технологического процесса на наборах оборудования определяется,

как процесс выбора оборудования, выполняющего заданный переход ТП согласно критерию (например) использования наименьшего числа моделей оборудования:

8еек(К, Р) = ^ х т | тт(соиа1 (&(828т1т )(т))).
Сформированный на основании представленных утверждений и операторов набор операций является доста
--------------- page: 77 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
точным для реализации модуля поиска потенциальных исполнителей производственного заказа распределённой

системы поддержки интеграции технологических возможностей. Предложенная модель данных обеспечивает информационную целостность системы. Введение операции
сравнения для предложенной модели данных теоретически обосновывает возможность разработки и реализации алгоритмов поиска исполнителей производственного заказа среди участников распределённой системы

интеграции производственных возможностей.
Литература
1.
2.
3.
Курочкин Л.М. Расширение интеграции информационного обеспечения предприятия. \\ XVIII Международная

научно-методическая конференция «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и

науке» 17—18 февраля 2011 года, Санкт-Петербург. Том 1. — СПб.: Издательство Политехнического университета — 2011. — с. — 179—181
Майер Д. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. 608 с.
Базы данных: проектирование, реализация, сопровождение / Т.Конноли [и д.р.]. — М.:В ильямс, 2000. — 1120 с.
Применение методов кластеризации для обработки новостного потока
Кутуков Д .С ., студент
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
В данной работе рассматривается задача выделения сюжетов и тем из потока новостных сообщений. Для

решения данной задачи используется кластеризация полнотекстовых статей. Кратко рассматриваются

различные типы алгоритмов кластеризации в зависимости от модели представления коллекции объектов:

статические, инкрементальные и онлайновые. Дается описание системы новостного онлайн-агрегатора,

разработанного на базе поисковой системы. Данная система осуществляет сканирование и кластеризацию

статей нескольких интернет-изданий. Рассматриваются использованные подходы к решению проблемы
разбиения новостей на связанные по сюжету группы,

анты дальнейшего развития системы.
В связи с развитием глобальной сети Интернет в общем

и онлайн-ресурсов средств массовой информации в

частности значительно возросли объемы информации, с

которыми приходится работать конечному пользователю.

Это зачастую осложняет задачу поиска актуальной информации среди новостных статей. Другой задачей информационной системы является представление пользователю статей из нескольких источников, написанных об

одном и том же событии или персонаже, например, для

более обширного представления точек зрения на происходящее.
В данной работе для решения указанных задач рассматриваются методы кластеризации для разбиения

статей из поступающего новостного потока на отдельные

группы. Эти группы схожих новостных статей могут представлять собой отдельные темы, категории или события.

Кластеризация используется в большинстве современных

информационно-поисковых систем, обрабатывающих

потоки новостных статей. Объединение схожих статей в

кластеры делает интерфейс новостной системы более понятным и повышает эффективность работы пользователя

с ней. В ходе работы была разработана система, которая

периодически извлекает статьи с серверов различных новостных интернет-агентств и автоматически разделяет их

на кластеры схожих документов.
эффективность использованных алгоритмов и вари-
Кластеризация
Кластеризация — разбиение множества объектов на

группы (кластеры), основываясь на свойствах этих объектов. Кластер представляет собой группу объектов, имеющих общие признаки. Целью алгоритмов кластеризации

является создание классов, которые максимально связаны внутри себя, но различны друг от друга. Таким образом, характеристиками кластера можно назвать два

признака:

ного кластера должны быть максимально схожи между

собой:

кластера должны быть как можно меньше схожи с документами из другого кластера.
Кластеризация является примером стратегии «обучение без учителя», то есть занесение конкретного документа в тот или иной кластер происходит автоматически,

без участия эксперта-человека. В кластеризации содержание кластеров определяется только распределением и

структурой данных. В этом состоит главное отличие кластеризации данных от другой задачи — классификации

данных (С1а88$саИоп) — также широко распространенной в информационном поиске. Классификация пред
--------------- page: 78 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
ставляет собой «обучение с учителем»: его цель — группировка документов по заранее заданным параметрам,

признакам — рубрикам. При кластеризации такие параметры изначально не заданы, объединение происходит

полностью автоматически.
В данной статье рассматриваются различные методы

кластеризации: статической, инкрементальной и онлайн-

кластеризации. Последняя применяется в разработанной

системе новостного онлайн-агрегатора.
Статическая кластеризация
Статическая кластеризация — разбиение изначально

известного множества объектов, которое не изменяется

до конца работы кластеризации. На статические алгоритмы кластеризации не накладываются ограничения по

использованию памяти или количеству проходов по множеству документов.
Формально определим задачу кластеризации следующим образом. Пусть X — множество объектов,

У — множество номеров (имён, меток) кластеров. Задана функция расстояния между объектами р(х 1,х2)
. Имеется конечная обучающая выборка объектов
"■ = ■ .■■■ . .■■■.. г Требуется разбить выборку

на непересекающиеся подмножества, называемые кластерами, так, чтобы каждый кластер состоял из объектов, близких по метрике р, а объекты разных кластеров

существенно отличались. При этом каждому объекту
г ' приписывается номер кластера у.
Далее рассматриваются наиболее распространенные

алгоритмы статической кластеризации данных.
Алгоритм к-теап5
Цель алгоритма к-теапз — минимизировать среднее

арифметическое сумм квадратов расстояний от каждого

документа кластера до его центра, называемого центроидом р, кластера о :
V(Ю) = СТ ЕХе„Х

\а\
Предполагается, что документы представлены в виде

векторов в пространстве термов, нормализованных по

длине.
Показателем того, насколько хорошо центроиды отражают содержимое кластеров, является остаточная дисперсия (гезШиа1 зит о/зциагез, Р55), вычисляемая как

сумма квадратов расстояний между документами кластера

и его центроидом:
К88к = Е1 X-М(®к )Г
хе®к
К88 = Е^к
к=1
Р55 является целевой функцией в алгоритме К-

средних, и задача сводится к ее минимизации.
Иерархический агломеративный алгоритм
Агломеративный метод производит кластеризацию

«снизу-вверх»: на первом этапе все документы коллекции

представляются как одиночные кластеры, затем происходит слияние пар наиболее схожих по содержанию кластеров, и так до тех пор, пока не образуется один большой

кластер, содержащий все документы. Таким образом, выстраивается бинарное дерево, листья которого — документы исходной коллекции. Пример подобной кластеризации приведен на рис. 1.
Для объединения кластеров документов необходимо

выбрать правило вычисления расстояния между кластерами. Существует 4 базовых правила: метод ближайшего соседа (з1пд1е-11пк), метод наиболее удаленного

соседа (сотрМе-йпк), попарное среднее (дгоир-

аVе^аде), метод центроидов (сеп1гоШ с1из1епп§).
Минимальное остовное дерево
Данный метод кластеризации основывается на известной задаче теории графов — построении минимального

остовного дерева (М5Т, тштит зраппшд Ше). Исходную коллекцию документов мы представляем как граф,

где вершины — документы, а дуги — всевозможные пары

документов, вес которых равен расстоянию между их векторными представлениями. Далее по одному из известных алгоритмов строится минимальное остовное дерево,

причем при выборе алгоритма необходимо учитывать

большое количество дуг в графе (при N документах в коллекции — N -(N1) дуг). После построения дерева

идет процесс удаления ребер с наибольшими длинами, в

результате чего образуется лес более маленьких деревьев,

из узлов которых и генерируются кластеры.
Алгоритм ^В5САN
Суть алгоритма ^В8САN заключается в обнаружении

кластеров на основе предположения о том, что внутри

каждого кластера наблюдается типичная плотность объектов, которая значительно выше плотности объектов за

пределами кластера. Более того, плотность в областях

шума ниже, чем плотность в любом из кластеров. Эта интуитивная нотация «кластеров» и «шума» формализуется для данных в некотором многомерном пространстве,

следуя ключевой идее: для каждого объекта кластера соседство заданного радиуса должно содержать, по крайней

мере, минимальное количество объектов, т.е. плотность

в соседстве должна превышать некоторое пороговое значение. Таким образом, анализируя плотность соседства

каждого объекта, исследуется все пространство объектов,

а те объекты, которые не вошли ни в один из кластеров,

объявляются шумом.
--------------- page: 79 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
1.0
Бос1
Бос2
БосЗ
Бос4
Бос5
Босб
Бос7
Рис. 1. Агломеративная кластеризация документов
Инкрементальная кластеризация
Методы статической кластеризации требуют возможности произвольного доступа к документам и их содержимому. Однако, в связи с возросшими в последнее время

объемами обрабатываемых данных, такое требование

может привести к большим потерям в производительности приложений и времени обработки коллекций. Поэтому в ряде работ [6] [7] рассматриваются методы инкрементальной кластеризации. В них наборы данных

представляются в виде потоковой модели.
Дадим формальную постановку задаче инкрементальной кластеризации по аналогии с задачей статической кластеризации. Пусть {*!>
рядоченная последовательность элементов множества

X, считываемых в порядке увеличения индекса I. Требуется разбить выборку на непересекающиеся кластеры

так, чтобы каждый кластер состоял из объектов, близких

по метрике р, а объекты разных кластеров существенно

отличались. При этом каждому объекту ^ приписывается

номер кластера у.
Рассмотрим основные методы, разработанные для решения поставленной задачи инкрементальной кластеризации.
5та11-5расе
Алгоритм 8та11-8расе — простой алгоритм, использующий парадигму «разделяй и властвуй». Сначала мы

разбиваем вся коллекция входящих данных 5 на т частей

X;,..., Хт. Затем каждый такой набор подвергается кластеризации с помощью алгоритма к-теапз, в результате

чего мы находим О(к) центров в каждом наборе (например, 2к — это число устанавливается при настройке

алгоритма). После этого разбиваются на группы сами

центры, число которых О(тк), и каждому соответствует

вес, равный числу документов в его кластере.
Проблемой этого алгоритма является то, что число т
анализируемых подмножеств ограничено, так как необходимо хранить в памяти промежуточные центры, число

которых тк. Если размер доступной памяти — М, тогда

мы должны разбить множество 5 на т частей так, чтобы

каждая помещалась в память, иными словами, п/т < М.

Кроме этого, в памяти должны помещаться промежуточные центры, т.е. тк < М. Но такое число т не всегда

существует.
втсн
Алгоритм ВЩСН используется для иерархической

кластеризации больших наборов данных. Для каждого

кластера вычисляется тройка его свойств СР = ^, .^5,

55), где N — количество документов в кластере, Ь5 — их

линейная сумма, 55 — сумма их квадратов. Для всей коллекции данных и их разбиения на кластеры выстраивается СР-дерево — сбалансированное дерево с двумя параметрами: фактор ветвления В и пороговое значение Т.

Каждый промежуточный узел содержит не более В вхождений вида [СР^,ск^Ш^], где сЫШ^ — указатель на его г-й дочерний узел, СР{ — субкластер, представленный этим дочерним узлом. Листовой элемент содержит не более Ь

вхождений вида [СР*]. Размер дерева является функцией

от Т: чем больше Т, тем меньше дерево. Значения В и Ь

определяются Р.
На первом шаге алгоритма сканируется вся коллекция

документов и выстраивается первоначальное СР-дерево в

памяти отведенного размера. На втором этапе просматриваются все листья с целью построения нового дерева с

меньшим размером, за счет удаления шума (далеко удаленных документов) и слияния тесно расположенных субкластеров. Затем с помощью одного из известных статических алгоритмов осуществляется кластеризация

листовых элементов. Например, удобно использовать

иерархический агломеративный метод на субкластерах,

представленных их СР-векторами, так как он позволяет

пользователю задать или желаемое количество кластеров,
--------------- page: 80 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
или желаемый порог для диаметров кластеров. Для устранения неточностей кластеризации может применяться

дополнительный необязательный этап, на котором мы

выделяем центроиды кластеров и перераспределяем документы по ближайшим к ним центроидам. В частности,

этот шаг помогает избавиться от шума в кластерах.
Онлайн-кластеризация
Все вышеупомянутые методы кластеризации работают с множеством документов, которое задано до начала работы алгоритма. Однако в таких задачах, как автоматическое разбиение статей из новостного потока,

общий набор кластеризуемых документов не может быть

заранее определен, так как на вход системе непрерывно

поступают новые статьи. Для решения этой проблемы

требуется либо адаптация существующих алгоритмов

статической и инкрементальной кластеризации, либо

разработка новых методов с учетом специфики онлайн-

кластеризации.
Дадим формальную постановку задаче онлайн-кластеризации по аналогии с задачей статической кластеризации. Пусть
счетная последовательность элементов множества X, считываемых в порядке увеличения индекса I. Требуется в

каждый момент времени хранить в памяти разбиение множества уже считанных объектов на неперес екающиеся

кластеры так, чтобы каждый кластер состоял из объектов,

близких по метрике р, а объекты разных кластеров существенно отличались. При этом каждому объекту х■1 приписывается номер кластера у.
Для решения поставленной задачи онлайн-кластеризации могут использоваться следующие алгоритмы.
Наивный однопроходный алгоритм
Базовый алгоритм для кластеризации потока новостных статей имеет следующие этапы:
1.
2.
близко к сообщению;
3.
общением меньше заданного порогового значения, то занести сообщение в этот кластер;
4.
танное сообщение.
^оиЫ^^пд
Данный алгоритм решает проблему онлайн к-клас-

теризации, т.е. задачи разбиения потоковых данных

на кластеры, число которых точно задано и равно к. Алгоритм использует два параметра а и Ь такие, чтобы

—— Щ .". Рассмотим 1-ю итерацию алгоритма. Допустим,
а— 1
в ее начале сформирована коллекция из к кластеров (С1,...

,Ск), — минимальный значение их диаметров. Каждый
кластер С имеет центроид с, которым является один из

принадлежащих ему документов. Каждая итерация состоит из двух фаз: слияния и обновления. На этапе слияния мы устанавливаем сС,_1 = Ь • с1;, и на основе этого

значения из существующих кластеров формируются

новые кластеры по следующему принципу: Ср и С объединяются в один кластер, если расстояние между их центроидами ср и с3 меньше или равно й++1. В результате работы

фазы слияния мы имеем т < к кластеров. На фазе обновления считываются новые поступающие документы и если

расстояние от нового объекта до ближайшего центроида

не превышает величину а-*^+1, он добавляется в соответствующий кластер. Если документ лежит достаточно

далеко от всех центроидов — образуется новый кластер.

Фаза обновления продолжается до тех пор, пока число

кластеров не станет равно к.
Архитектура разрабатываемой системы
В рамках данной работы была реализована система автоматического агрегатора новостных статей. Данная система предназначена для представления пользователю

последних новостей и происшествий. Агрегатор собирает

статьи различных интернет-изданий СМИ и выделяет из

них относящиеся к одним и тем же темам или событиям.

Архитектура системы представлена на рис. 2. Рассмотрим

работу отдельных модулей агрегатора.
Система состоит из двух программ, работающих независимо друг от друга — сканер новостей и даеЬ-сервер.

Сканер периодически опрашивает добавленные в список

источников новостные серверы, загружая их К88-ленты

и проверяя наличие свежих, еще не обработанных статей.

Если такие статьи появились с момента прошлого обхода

сканера, происходит загрузка страницы с сайта издания,

содержащей полный текст сообщения.
На следующем этапе Ыт1-страница подвергается обработке с целью выделения полного текста статьи, не содержащего лишней информации. Вместе с содержанием

статьи анализируются ее метаданные — дата публикации,

источник, ссылка на первоисточник и т.д. Формируется

образ статьи внутри системы.
Затем модуль лингвистического анализа убирает из

текста знаки препинания и ненужные стоп-слова, не несущие смысловой нагрузки — союзы, частицы, некоторые

наречия и т.д. Применяя алгоритм Портера[4], данный

модуль также осуществляет стемминг текста: для каждого

слова отбрасывается окончание и выделяется его основа,

чтобы одни и те же слова, стоящие в различных грамматических формах (например, «сапог», «сапогов» и «сапоги»), представлялись для системы одинаковыми.
Следующий модуль осуществляет индексацию текста

статьи и некоторых метаданных. Индексация производится с помощью свободно распространяемой библиотеки

Ьисепе. Новая статья представляется в виде вектора преобразованных слов (термов) и добавляется в хранилище

индексов на файловой системе.
--------------- page: 81 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
81
1еп1а.ги
Новостные

серверы
§а2е1а.г
а1Г.ги
Загрузка статей
Обработка
Лингвистический
К88, НТМЬ
' ^
анализ
д
Пользователь
Индексация

Ьисепе
Рис . 2. Архитектура системы
Модуль кластеризации принимает на вход образ

статьи, содержащий ее вектор термов, и считывает из

базы данных и хранилища индексов данные, необходимые для определения кластера, в который будет занесена новая статья. Вектор термов представляет собой ассоциативный массив пар (1егт, тещМ), где 1егт — терм

из текста статьи, те1дк^ — значение веса этого терма в

данной статье. Кластер представляется набором всех

статей, содержащихся в нем.
Вес •ше'щЫ, рассчитывается по метрике ТР-ЮР[1]:
люещЫ. = I/ ■ Ш/,
где / — частота употребления терма в тексте данной

статьи. Значение Ш/ определяется по формуле
где N — количество документов в текущей коллекции,

Ш/ — общее число документов, в которых встречается

данный терм. Таким образом, наибольший вес имеют

слова, которые часто встречаются в тексте данной статьи,

но редко — во всей текущей коллекции документов.
Модуль кластеризации использует наивный однопроходный алгоритм, рассмотренный ранее. Расстояние от

новой статьи до кластера высчитывается как среднее

арифметическое расстояний до всех статей кластера. Для

вычисления дистанции между двумя статьями используется косинусная мера близости между их векторами

термов:
В качестве порогового значения радиуса кластеров экспериментально было подобрано число 0.3. После завершения работы алгоритма кластеризации для новой статьи,

ей присваивается идентификатор кластера, пересчитывается центр кластера, и вся информация сохраняется в

базу данных.
Параллельно подсистеме сканера новых статей работает даеЬ-сервер, задачей которого является обработка

входящих пользовательских соединений и запросов. При

новом запросе он обращается в базу данных кластеров и

отсылает пользователю информацию о последних событиях, основанную на образованных кластерах. Пользователю также предоставляется возможность поиска по

тексту статей. Запросы на поиск обрабатываются сервером путем обращения к хранилищу индексов.
Результаты экспериментов
Эксперименты проводились на новостных статьях

пяти онлайн-источников, находящимся по адресам: *««.

1еп!а.ги, дадада.да2е!а.ги, дадада.а^.ги, дадада.кр.ги и дадада.гЬс.

ги. Подсистема сканера сообщений агрегировала статьи

в течение суток. В результате работы системы было собрано 734 статьи и из них выделено 446 кластер. Самый

большой кластер содержал 20 статей, а 385 кластеров

оказались атомарными.
--------------- page: 82 -----------
82 —да»„н^
Вручную с помощью веб-интерфейса системы были

оценены точность и полнота результатов кластеризации.

Точность — отношение количества верно распределенных

в один кластер статей к общему числу статей в этом кластере. Полнота — отношение числа верно распределенных

в один кластер статей к общему числу статей о сюжете

кластера. В экспериментах подсчитывались средние значения полноты и точности для всех кластеров и сюжетов.

При оценке учитывались следующие признаки: количество статей, правильно отсортированных по кластерам,

количество статей, которые система неверно занесла в

тот или иной кластер, количество кластеров и их размеры,

описывающие одно и то же событие и которые должны

быть объединены в один (учитывались все такие кластеры,

за исключением наибольшего из них). Для оценки точности наблюдались только относительно большие группы,

с числом статей больше двух.
В результате были получены значения 55% для точности и 91% для полноты кластеризации. Полученная величина точности является неплохим экспериментальным

результатом для подобной системы, но недостаточно качественным для промышленного использования[3]. Высокий процент полноты получен по той причине, что в

ходе работы системы было выделено большое число атомарных кластеров, состоящих из одной или двух статей.

Подобные кластеры не представляют интереса для пользователя агрегатора, поэтому их следует скрывать при

выдаче результатов.
Результаты экспериментов показали, что наивный однопроходный алгоритм онлайн-кластеризации с достаточной эффективностью может применяться в системах

обработки новостного потока с небольшим набором источников. Однако можно выделить некоторые методы
улучшения как эффективности работы агрегатора, так и

экспериментальной базы. Для проведения более точных

исследований требуется добавление новых источников

статей или анализ работы системы с предоставлением

эталонного кластеризационного решения, например на

дорожках РОМИП[5].
Для усовершенствования системы агрегатора следует реализовать более эффективные алгоритмы. Одни

из таких является метод двухпроходной кластеризации с

целью объединения атомарных кластеров[2]. Также повысить эффективность работы может алгоритм онлайн-

кластеризации, основанный на принципе статического

иерархического, и его разработка является направлением

дальнейшей работы в области онлайн-кластеризации.

Кроме того, для более точного нахождения меры соответствия сообщений следует использовать более универсальные метрики векторов термов, например ВМ25[8].
Для анализа новостных потоков можно выделить также

следующие направления дальнейших исследований:

ление их действий, цитат, объектов, над которыми совершено действие;

наиболее важных ключевых слов;

объектам между различными статьями, выявление сюжета или анализ линии поведения;

бором статей на его вопрос, использование этих данных

для настройки алгоритмов;

нове анализа комментариев и записей в личных дневниках

пользователей, касающихся той или иной новости.
Литература
1.
Дис. ... канд. техн. наук. — Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.
2.
тронные библиотеки: перспективные методы и технологии, электронные коллекции» КС^^’2006. — Суздаль,
2006.
3.
трон. дан. — Режим доступа: Ьйр://сотрапу.уапёех.ш/1есЬпо1оду/риЬНса1лопз/2003—08.хт1, свободный.
4.
ступа: Ьйр://зпо’даЬа11.зоигсе!огде.пе1, свободный.
5.
Режим доступа: Ьйр://шт1р.пагоё.ш/, свободный.
6.
Ргосееётдз о! Ше 29Ш Аппиа1 АСМ Зутрозшт оп ТЬеогу о! СотрЫлпд. — 1997. — Р. 626—635.
7.
оп Роипёа1юпз о! Сотри1ег Заепсе (Х1’00). 1ЕЕЕ — 2000. — Р. 359—366.
8.
--------------- page: 83 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Увеличение грузоподъемности крана-манипулятора машины для сварки

трубопроводов «АСТ-4-А»
Лагерев И. А., аспирант
Брянский государственный технический университет
Объектом исследования является кран-манипулятор

машины для сварки трубопроводов «АСТ-4-А» (рис.
1). На гусеничном шасси установлена электрическая

станция, сварочное оборудование, сушильная камера и

кран-манипулятор. Машина производится ЗАО «Дизель-

Ремонт» (г. Брянск).
Кран-манипулятор с поворотной стрелой предназначен для подъема и перемещения палатки сварщика в

зону сварки труб большого диаметра. Палатка сварщика

накрывает стык и предотвращает вредное воздействие окружающей среды на сварной шов. На стреле манипулятора с помощью приварных скоб крепятся электрические

кабели, соединяющие размещенные в кузове агрегата

сварочные выпрямители и посты сварки, находящиеся в

палатке. Металлоконструкция крана-манипулятора изготовлена из проката низколегированной стали 09Г2С

(класс прочности 390 по ГОСТ 19281—89).
Цель исследования — разработка рекомендаций по

увеличению номинальной грузоподъемности крана-манипулятора самоходной энергетической машины с 750 до

1500 кг. Это связано с внедрением новых палаток сварщика иностранного производства, имеющих удвоенную

массу. Завод-изготовитель получил заказ на модернизацию ранее выпущенных машин «АСТ-4-А».
Приняты следующие условные обозначения элементов

несущей конструкции крана-манипулятора: секция А —

рукоять стрелы, на которой установлен грузоподъемный

крюк; секция В — стрела; секция С — поворотная опора.
На первом этапе исследования разработана геометрическая твердотельная модель крана-манипулятора. Модель использована для построения топологии объекта при

расчетах методом конечных элементов.
Методика расчета металлоконструкции крана-манипулятора повышенной грузоподъемности базируется на

нормативном методе предельных состояний [1, 2].
Приняты следующие характерные периоды эксплуатации исследуемого крана-манипулятора:

дования при нормальной (номинальной) нагрузке и нормальных (номинальных) скоростях механизмов движения — штатный режим работы;

вания при максимальной рабочей и динамической нагрузке;

дования при максимальной нагрузке — максимальные нагрузки нерабочего состояния.
Для каждого расчетного случая выделены типовые

последовательности движений, совершаемые механизмами крана-манипулятора:
a)
для сварки трубопроводов и неработающем механизме

поворота крана-манипулятора;
b)
на крюке крана-манипулятора при неподвижной машине

для сварки трубопроводов и неработающих остальных механизмах движения;
c)
водов при неработающих механизмах крана-манипулятора.
Перечень эксплуатационных нагрузок для расчета

крана-манипулятора машины для сварки трубопроводов

приведен в [2 — 4].
Несущая металлоконструкция крана-манипулятора

рассчитана на прочность и жесткость методом конечных

элементов. Расчет выполнен для следующих вариантов

расположения секций А и В:

ходится в положении наибольшего подъема (1 вариант);

кания, секция В — в положении наибольшего подъема (2

вариант).
Для анализа результатов проведен дополнительный

расчет конструкции при работе с первоначальным грузом

750 кг. В этом случае нагрузки заданы согласно комбинации На.
Рис . 1. Машина для сварки трубопроводов «АСТ-4-А»
--------------- page: 84 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Несущая металлоконструкция крана-манипулятора

является тонкостенной, поэтому для исследования ее напряженно-деформированного состояния использованы

плоские конечные элементы, моделирующие поведение

трехмерных пластин и оболочек. Размер конечного элемента равен 5 мм.
Конечноэлементные модели построены на основе геометрии, импортированной из пакета твердотельного моделирования. Исключены объекты, усложняющие модель,

но существенно не влияющие на результаты расчета (технологические отверстия, недеформируемые элементы и

т.д.). Созданные конечноэлементные модели проверены

на правильность построения с помощью встроенных в

МКЭ-пакет средств. Конечноэлементная сетка доработана в ручном режиме.
В результате расчета выявлены наиболее опасные

зоны исходной металлоконструкции крана-манипулятора и наихудшие сочетания нагрузок при работе с грузом

массой 1500 кг.
Напряжения в исходной металлоконструкции при повышении грузоподъемности с 750 до 1500 кг увеличиваются на 55...65%. Это объясняется тем, что при увеличении грузоподъемности растут только связанные с

грузом нагрузки. В то же время собственный вес, инерционные и ветровые воздействия на металлоконструкцию

не изменяются.
Наиболее опасным с точки зрения прочности является сочетание нагрузок 11а (II расчетный случай, последовательность движений а). Следует отметить, что возникающие в конструкции под действием сочетаний 11а, 11Ь и

11с напряжения отличаются мало (не более 5%). Напряжения для сочетания III ниже на 30.40% по сравнению с

напряжениями для сочетания На.
Напряжения в секции А для второго варианта меньше

на 40.60% по сравнению с напряжениями для первого

варианта, в секциях В и С — больше на 20.30%.
К опасным зонам конструкции, в которых в первую

очередь следует ожидать разрушения, относятся следующие:
секция А: верхний и нижний пояса, область перехода

верхнего пояса к накладке, обечайка и боковая стенка

раскоса крепления гидроцилиндра;
секция В: верхний и нижний пояса, боковина задней

части, проушина крепления нижнего гидроцилиндра, проушина крепления гидроцилиндра;
секция С: внутренняя труба ниже проушины крепления гидроцилиндра, стык внешней трубы и бокового

ребра, угол кронштейна.
Для обеспечения прочности и жесткости металлоконструкции необходимо усилить секции А и В. Секция С способна выдержать возросшую нагрузку. Кроме того, следует усилить все проушины крепления шарниров.
Подобраны варианты усиления металлоконструкции

крана-манипулятора (рис. 2). Подана заявка на патент на
Рис. 2. Схемы усиления металлоконструкции:

а - секция А; б - секция В
Рис. 3. Эквивалентные напряжения (МПа) в стреле усиленной конструкции:

а - секция А; б - секция В
--------------- page: 85 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
полезную модель усиленного крана-манипулятора. Напряжения в опасных зонах усиленных элементов при грузоподъемности 1500 кг не превышают напряжения в исходной конструкции при грузоподъемности 750 кг.
Секция А по верхнему и нижнему поясам, обечайке,

накладке и боковой стенке раскоса крепления гидроцилиндра усиляется стальными элементами толщиной 5

мм. Пояса секции В от проушин опирания на секцию С

до проушин крепления верхнего гидроцилиндра усиля-

ются накладками толщиной 10 мм, в головной части —

накладками толщиной 5 мм. Боковая стенка секции В и

проушины крепления нижнего гидроцилиндра усиляются

листовыми элементами толщиной 5 мм.
Напряжения в стреле крана-манипулятора усиленной

конструкции показаны на рис. 3.
Перемещения крюка усиленного крана-манипулятора

при подъеме номинального груза на 2% меньше по сравнению с исходной конструкцией. Напряжения, действу-
Литература
ющие в конструкции после усиления, сопоставимы с первоначальными. Поэтому существующие ребра жесткости

позволят избежать локальной потери устойчивости элементов. Таким образом, предлагаемые схемы усиления

обеспечивают требуемую жесткость конструкции.
Дополнительно проведены расчеты крюка и его подвески в нелинейной постановке. Учитывалась геометрическая нелинейность, обусловленная контактным

взаимодействием деталей конструкции. Наибольшие напряжения в секции А крана-манипулятора в области

опирания втулки составляют 90.110 МПа, во втулке —

150.170 МПа, в грузовом крюке — 160..180 МПа. Таким

образом, прочность грузозахватного органа обеспечена.
По итогам научно-исследовательской работы можно

сделать вывод, что несущая металлоконструкция крана-

манипулятора после усиления способна выдержать нагрузки при увеличении грузоподъемности с 750 до

1500 кг.
1.
ника, 2005. — 423 с.
2.
герев, И.А. Лагерев, В.В. Говоров // Вестн. БГТУ. — 2010. — №4. — С. 59—66.
3.
4.
развитие электронного образования в россии: тенденции и перспективы
Латыпова В. А., аспирант
Уфимский государственный авиационный технический университет
Введение
В настоящее время информационные технологии внедряются во все сферы жизни человека, и образование не

является исключением. С появлением и распространением Интернет возникла альтернативная форма образования: электронное образование (ЭО). В России ЭО

только начинает развиваться. В перспективе ЭО сможет

конкурировать с классическим образованием (КО), но

сейчас оно является скорее чем-то дополняющим КО, а не

как самостоятельная форма обучения. Необходимо провести сравнительную характеристику существующих ЭО

и КО и выявить достоинства и недостатки обеих форм образования, чтобы на основе этого определить путь развития и становление ЭО как новой формы образования.
1.
и электронного образования
Сначала проведем сравнительную характеристику КО

и ЭО. Кратко она представлена в таблице 1 и таблице 2. В
таблицах указаны характеристики, которыми, по мнению

автора, должно обладать образование. Они затрагивают

как обучающих, так и обучаемых. В таблице 1 показаны

характеристики, которые наиболее важны с позиций обучаемых или студентов, а в таблице 2 —с позиций обучающих или преподавателей.
Рассмотрим подробнее каждую представленную в таблицах характеристику.
Существуют следующие виды образования:





рантура;


переподготовка и курсы повышения квалификации.
Как и КО ЭО охватывает все виды образования. Например, Московский государственный университет экономики, статистики и информатики (МЭСИ) исполь
--------------- page: 86 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Таблица 1
Характеристика
КО
ЭО
Охват всех видов образования
+
+
Быстрое внедрение новых учебных курсов в программу
+
Территориальная доступность
+
Индивидуальный подход
+-
Возможность бесплатного обучения
+
Отсутствие денежных и временных затрат, не связанных с обучением
+
Таблица 2
Характеристика
КО
ЭО
Прозрачность образовательных процессов
Присутствие контроля качества обучения
+
-+
Наличие стандартов
+
зует ЭО практически во всех видах образования: в

дошкольном, среднем профессиональном, высшем профессиональном, послевузовском, втором высшем и дополнительном [1]. Московский государственный университет

им. М.В.Ломоносова (МГУ), ориентирован на среднее

образование и подготовку абитуриентов, а также частично

высшее образование. Планируется использование ЭО во

втором высшем [2, с. 41]. Дополнительное образование

можно также получить на образовательном теЬ-портале.

Клиентами таких порталов являются большей частью работники предприятий, банков и других учреждений. Например, компания ШеЬЗой организовала корпоративный

портал, на котором можно пройти курсы повышения квалификации с помощью электронных курсов [3]. Таким образом, ЭО и КО в сфере применения равноправны.
Наука развивается быстрыми темпами. Постоянно

возникают новые научные направления, новое знание.

Это находит отражение в виде появления новых специальностей, новых учебных курсов. Работодатели ищут

специалистов новых специальностей. Большинство потенциальных студентов ориентировано на работодателя,

поэтому образовательные учреждения должны постоянно

вносить новые учебные курсы.
В большинстве случаев преподаватели не могут сами создавать электронные курсы, которые используются в ЭО, и

поэтому возникает необходимость обращения к организациям, которые на этом специализируются. Поэтому разработка электронных курсов — долгий и дорогостоящий процесс. Это ограничивает внедрение большого числа курсов

в программу ЭО. В то же время введение нового учебного

курса в программу КО не требует больших финансовых и

временных затрат. Следовательно, необходимо подобрать

такой программный инструментарий, который позволит

преподавателю создавать электронные курсы самостоятельно и за небольшой промежуток времени.
Под территориальной доступностью в таблице 1 подразумевается возможность получения образования вне зависимости от места нахождения потенциального студента.

Если студент получает ЭО, то он может находиться как в

другой стране, так и в другом городе или пригороде по отношению к месторасположению ВУЗа. Появляется возможность учиться, имея лишь доступ к Интернету и минимальный набор программного обеспечения, который

имеется в наличии практически на всех компьютерах:

■даеЬ-браузер и АСоЬе Р1азЬР1ауег. Получая ЭО, студент не

привязан к месту своего проживания, и ориентируется на

свои способности и интересы, что в дальнейшем скажется

на качестве получаемого образования. Если студент выбирает классическую форму образования, то в большинстве случаев он ищет ВУЗ, расположенный недалеко

от места жительства, и обучается по тем курсам, которые

предлагает местный ВУЗ.
Индивидуальный подход не обеспечивается полноценно ни в ЭО, ни в КО. В КО идет ориентация на группу,

поток, большинство, а преподаватель направляет учебный

процесс. Студент либо находится в большинстве и усваивает материал средне, либо отстает и не получает полных

знаний, либо опережает группу и неэффективно растрачивает учебное время. В ЭО есть только частичная ориентации на студента. Есть возможность менять темп обучения, увеличивая или сокращая срок обучения. Не хватает

интерактивности в обучении, постоянно поддерживаемого

«диалога» между обучающей системой и студентом. В основном в распоряжении студента есть некоторый учебный

материал в виде электронного документа или видео-лекции,

который первый воспринимает пассивно. Студенту же необходимо взаимодействие с «учителем», который будет

направлять ход обучения. Таким учителем может стать

«интерактивная обучающая система», которая будет рассмотрена в следующем параграфе.
Получая КО, обучаемый вынужден нести денежные затраты, не связанные с процессом обучения: оплата транспорта, питания и проживания (в случае иногородних студентов). Также неэффективно растрачивается время. В
--------------- page: 87 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
случае ЭО студент может учиться, не выходя из дома или

проходить курсы повышения квалификации, находясь на

работе.
Существующее ЭО строится на платной основе, бесплатно его получить на данный момент нельзя. Правда,

с увеличением числа обучающихся резко снижаются затраты, связанные с обучением, так что можно предположить, что в будущем стоимость обучения будет невысокой

и доступной большинству. В КО, несмотря на наличие

бюджетных мест, наоборот идет тенденция к сокращению

бесплатного образования и повышение стоимости платного образования.
Перечисленные выше характеристики в основном касаются интереса обучаемых. А для обучающих, преподавателей, очень важными являются вопрос прозрачности

образовательных процессов, главным образом процессов

обучения, и вопрос контроля качества обучения. В случае

КО преподаватели, читая учебный курс, не имеют возможности увидеть, как происходит процесс обучения.

Приступая к подаче нового учебного материала, они не

знают, на сколько усвоен студентами предыдущий материал. Косвенно преподаватели получают информацию о

процессе обучения на практике, проводя опросы и проверочные работы, контролируя качество обучения. Но, как

правило, практики идут с большой задержкой от лекций

и опрос имеет выборочный характер. Выступает только

часть студентов и контрольные вопросы затрагивают не

весь материал. Таким образом, преподаватель не может

оценить, насколько эффективно изложен учебный материал в его курсе и внести своевременно корректировки. А

от этого, свою очередь, снижается качество образования

в целом.
Системы, используемые в ЭО, также не позволяют наглядно видеть, как происходит процесс обучения. Эффективность курса также оценивается косвенно на основе

результатов опроса, тестирования. Также немаловажен

вопрос, касающийся добросовестности учащихся, которые проходят тестирование. Сейчас это решается таким

образом: студент сдает промежуточные тесты заочно, используя систему, а итоговую проверку проходит очно, в

ВУЗе.
Необходимо на базе ЭО использовать модуль образовательной системы, который будет наглядно представлять бизнес-процессы обучения. Таким образом, не имея

постоянного контакта с обучаемыми, преподаватель с

помощью системы сможет увидеть, как происходит обучение в целом и для конкретного обучаемого. Тогда преподаватель, создавший курс сможет, вносить поправки в

курс, повышая эффективность получаемых студентами

знаний.
В России пока не выработаны стандарты ЭО. Используются стандарты под очную систему обучения. Переход на международные стандарты может привести к

тому, что сертификацию на такой вид обучения смогут

получить только столичные ВУЗы. Такая ситуация, в

свою очередь, может повлечь за собой желание потенциальных студентов обучаться в столичных ВУЗах, а не

в местных. Тогда последние потеряют свою значимость

и их накопленная база знания, ориентированная на потребности региона, останется невостребованной. Таким

образом, необходимо разработать новые стандарты для

ЭО.
2.
электронного образования
Автор предлагает новый подход в организации ЭО, основанный на использовании интерактивной системы обучения.
На рисунке 1 показаны посредством сетей Петри

бизнес-процессы обучения. Учебный материал разбивается на части в виде лекций, которые могут быть представлены в виде документа рй!, записи видео-лекции и др.

После ознакомления с материалом студент должен пройти

промежуточное тестирование. При успешном прохождении теста обучаемый может приступать к изучению следующей лекции, после чего должен пройти новое тестирование. И так до окончания всего учебного курса. После

изучения всего материала студент проходит итоговое тестирование. При успешном прохождении он получает зачет

или оценку, при неуспешном система направляет его на

повторное изучение всего курса.
Обучение происходит в интерактивном режиме. Управление процессом обучения идет посредством обратной связи. Система отслеживает этапы, на которых

находится студент в процессе обучения и корректирует

подачу материала, реагирует на приобретенные студентом знания. Обучаемый может обращаться на специальный форум, где общаются студенты, изучающие тот

же курс, задавать там вопросы, делиться своим пониманием. Есть постоянная связь с преподавателем курса.

Идет живое и активное обучение. Обеспечивается индивидуальный подход к каждому обучающемуся. Также идет

постоянный контроль усвоения студентом предоставленного материала. Обучающийся не предоставлен самому

себе. Процесс обучения становится прозрачным и легко

контролируемым.
Заключение
Проведенная сравнительная характеристика показала,

что ЭО обладает рядом характеристик, которые являются

востребованными как у обучаемых, так и у обучающих, но

отсутствуют в КО. Поэтому ЭО может считаться альтернативной формой образования. В то же время в результате анализа было выявлено отсутствие в ЭО некоторых

важных характеристик. Специальный программный инструментарий, интерактивная информационная обучающая система, использование наглядного представления

бизнес-процессов обучения, разработка новых стандартов

поможет становлению ЭО как полноправной формы образования.
--------------- page: 88 -----------
88 —да»„н^
Изучить

лекцию 1
Лекция 1

изучена
Не прошел

тестирование

по лекции 1
Тестирование

по лекции 1
Изучить

лекцию 2
Не прошел

тестирование

по лекции 2
Лекция 2

изучена
Прошел

тестирование

по лекции 1
Тестирование

по лекции 2
Прошел
тестирование; )

по лекции 2
Подготовиться

к итоговому

тестированию
Не прошел
итоговое
тестирование
Г отов к
итоговому
тестированию
Итоговое
тестирование
~Ъ.
Прошел
итоговое
тестирование
Рис 1
Литература
1.
2.
ного комитета «Интеллектуальные ресурсы России». - М.: Секретариат Национального комитета по интеллектуальным ресурсам, 2004, №1, с.36-42.
3.
--------------- page: 89 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
исследование сплавов на основе никеля, применяемых в электронном

приборостроении
Бирюкова Н.М., научный сотрудник; Липай М. С, студент; Соколов В .Г., кандидат химических наук, доцент

Белорусский государственный университет
Химическое осаждение никеля из водных растворов

широко используется при решении различных технических задач в электронном приборостроении (металлизации корпусов, создании омических контактов к полупроводниковым структурам, барьерных, адгезионных,

токопроводящих слоев и др.). Поэтому улучшение эксплуатационных характеристик (коррозионной стойкости,

электропроводности, способности к пайке, микротвердости и др.), или придание таким никелевым покрытиям

новых качеств представляет значительный практический

интерес.
В данной статье представлены результаты исследования особенностей формирования и свойств сплавов на

основе никеля и некоторых редкоземельных и тяжелых

элементов (висмут, индий, лантан и их комбинаций), получаемых методом химического осаждения из никель-гипо-

фосфитных растворов в присутствии солей этих металлов

и органических веществ из класса полидисульфидов.
Анализ литературных данных показал, что существует

много двойных, тройных сплавов на основе никеля, меди,

кобальта и каталитически неактивных металлов - вольфрама, хрома, ниобия, и др., получаемых методом химического (ХОМ) и электрохимического осаждения, которые

обладают рядом ценных свойств. [1, с. 60; 2, с. 117] Однако примеси таких каталитически неактивных металлов,

вводимые в растворы ХОМ, оказывают сильное ингибирующее действие на скорость автокаталитического восстановления никеля и при концентрации более 10-4 моль/л

полностью ингибируют процесс автокатализа. [2, с. 114]
Установлено, что одним из возможных путей снижения ингибирующего действия примесей тяжелых металлов является введение в растворы ХОМ добавок некоторых веществ из класса полидисульфидов (таблица 1)

[3], синтезированных нами методом поликонденсации и

идентифицированных различными физико-химическими

методами (ИК-спектроскопия, ЭПР-спектроскопия, элементный анализ и др.
Введение полидисульфидов в растворы ХО№ позволяет увеличить концентрацию солей редкоземельных металлов (висмут, индий, лантан) до 1х10-2, 5х10-3, 1х10-4

моль/л соответственно; при этом скорость осаждения никелевого покрытия увеличивается в 2-2,5 раза.
В литературе имеются сведения о структуре и фазовом

составе сплавов никель-фосфор с различным содержанием

никеля и фосфора, а также сплавов Ы1-Р-В1 и №-Р-8п.
Было показано, что структура пленок этих сплавов в

значительной степени зависит от содержания в них фосфора и температуры термообработки, состава раствора

химического никелирования и др. [4]
Соосаждение тяжелого металла с никелем можно рассматривать как частичный переход компонента раствора,

присутствующего в малых концентрациях (микрокомпонента), в твердую фазу, образуемую в данной системе

других компонентов, которые находятся в значительно

больших концентрациях. Важнейшей особенностью со-

осаждения является то, что находящийся первоначально в

гомогенной системе микрокомпонент не может в условиях

проведения процесса (при понижении или повышении

температуры, удалении растворителя, изменении рН и

т.п.) образовать самостоятельно твердую фазу, а вовлекается в твердую фазу вместе с макрокомпонентом. Можно

предположить, что включение микрокомпонента в твердую

фазу происходит за счет образования твердого раствора

никеля с микрокомпонентом (лантан, висмут, индий) и

вовлечения его в формирующийся осадок (окклюзионное

соосаждение), а также посредством адсорбции на гранях

сросшихся микрочастиц и блоков текстуры осадка (внут-

реннее-адсорбционное соосаждение). Для подтверждения

данного предположения нами было исследовано изменение фазового состава и микроструктура никелевых покрытий из сплавов на различных стадиях их роста.
Никелевые покрытия и сплавы на основе никеля осаждали из растворов, составы которых приведены в таблице
2,
травления в плавиковой кислоте и активирования в растворе хлорида палладия.
Температура растворов при осаждении покрытия составляла 60±2°С, а плотность загрузки - 1дм2/л. Легирующие металлы, вводили в виде нитратов в интервале

концентраций от 5х10-6 - 5х10-3 моль/л. Стабилизирующие добавки класса полидисульфидов вводили в интервале концентраций 10-4 - 10-5 моль/л. Толщина исследуемых пленок составляла 0,1 — 0,3 мкм.
Изменение фазового состава покрытий, исходных и

термообработанных до 500°С в атмосфере аргона в течение 30-60 минут, контролировали с помощью дифрактометра Н2С 4А (Карл Цейс Иена) с использованием

медного и кобальтового антикатода с никелевым фильтром. Исследование морфологии покрытий проводили методом трансмиссионной микроскопии с помощью микроскопа УЭВМ-100 ЛМ.
С помощью атомно-эмиссионной спектроскопии

(Р1азта-100) установлено, что из никель-гипофосфит-

ного раствора, который содержит ионы индия, лантана,

висмута получаются тонкопленочные покрытия с содержанием от 2,9 ат.% до 6,2 ат.% индия (висмута, лантана).
Установлено, что свежеосажденные никелевые покрытия, полученные из растворов в присутствии вводимых
--------------- page: 90 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Таблица 1
Структурные формулы полидисульфидов некоторых органических веществ
добавок солей тяжелого металла, рентгеноаморфны и характеризуются наличием широкого гало в области 2^ =

38—57° , что свидетельствует об образовании твердого

раствора, например, индия или висмута, в никеле. В процессе термообработки до 250—270°С степень кристалличности практически не изменяется. Размытый пик на

спектре ^8С в интервале температур 250—270°С, по-видимому, соответствует удалению из покрытия водорода,

адсорбированного на границах зерен в местах структурных

несовершенств покрытия. При дальнейшем повышении
температуры (> 350°С), в сплаве никель-фосфор происходит перераспределение атомов в решетке твердого раствора, связанное с движение вакансий. Этот процесс способствует инициированию распада твердого раствора с

образованием новых фаз — интерметаллических соединений. Выделение интерметаллического соединения (по

данным рентгенофазового анализа №3Р2, №3Р, №2Р) происходит в интервале температур 320—350°С и сопровождается экзотермическим эффектом. Для пленок, содержащих индий, выделение фазы фосфитов индия и никеля
--------------- page: 91 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 2
Составы растворов химического никелирования
Название раствора
Компоненты
Концентрация,г/л
Ацетатный
№аН2Р02
20
СН3СОО№Н4
10
(СН3СОО)2№
15
Хлоридный
№С12
15
№Н4С1
35
№аН2Р02
20
СН3СОО№а
5
Таблица 3
Коррозионная стойкость и способность к пайке никелевых покрытий, содержащих примеси висмута и лантана
Исследуемый параметр
Хло
ридный раствор
Ацетатный раствор
Суммарная площадь коррозионных очагов 8, %
95
6
7
4
2
7
9
75
8
6
7
4
Способность к пайке, К - коэффициент растекания припоя, %
,7
0,
1
,6
0,
1,21
2,2-2,4
0,6
0,8
,3
2,
1
2,
Состав сплава
№-Р
№-Р-В1
№-Р^а
№-Р
№-Р-В1
№-Р^а
Примечание: в качестве флюса использовали спиртовой раствор канифоли.
начинается с 280 °С, однако рефлексы уширены и имеют

небольшую интенсивность. Степень кристаллизации фосфидов никеля № 3Р2 и индия 1пР повышается с увеличением

температуры до 340°С, о чем свидетельствует увеличение

числа наблюдаемых рефлексов, повышение их интенсивности и уменьшение их полуширины. При такой температуре появляются фазы фосфидов металлов 1пР, ^аР и В1Р.

Прогрев при 340°С приводит к образованию фазы металлического индия. Выделение фаз металлических висмута и

лантана при аналогичной обработке не наблюдается. Повышение температуры прогрева до 500°С приводит к углублению процессов кристаллизации.
Изменение фазового состава химически осажденных

сплавов на основе никеля, легированного тяжелыми металлами, соответственно влияет на физико-химические

свойства осаждаемых покрытий и, прежде всего, на способность к пайке, адгезионную прочность и др. Следует

отметить, что адгезионная прочность покрытий, легированных тяжелыми металлами после термической обработки превышает 200 Н/м.
Испытания никелевых покрытий на коррозионную устойчивость в климатической камере по методу погружения

и солевого тумана показали, что никель-фосфорное покрытие уступает по коррозионным свойствам, покрытиям,

легированным тяжелыми металлами (таблица 3).
Литература
При этом замечено, что после первого цикла коррозионных испытаний в никель-фосфорном покрытии образуются множественные очаги коррозии, а в случае легированных покрытий такой коррозионной картины не

наблюдается даже после двух и более циклов испытаний.

Следует отметить, что наилучшие результаты по коррозионной стойкости были получены на никелевых покрытиях,

легированных лантаном.
Результаты электронно-микроскопического исследования поверхности никелевых покрытий, легированных

висмутом, индием и лантаном показало, что присутствие

добавок тяжелых металлов приводит к получению мелкокристаллических осадков, состоящих из близких по размерам частиц размером 20-30 нм и средней концентрацией их до 2-3х105. Согласно литературным данным, [5]

такие покрытия, как правило, имеют большую площадь

контакта с подложкой, что способствует росту адгезионной прочности пленок. Возможно значительное изменение эксплуатационных характеристик в сторону улучшения, а также появление нового качества покрытий,

легированных указанными выше элементами, связано не

только с их микроструктурой, но и с изменением характера взаимодействия между частицами за счет присутствия указанных примесей на границах частиц и формирующихся из них зерен никеля.
1.
русь, 1987. - 176 с.
--------------- page: 92 -----------
92 —да»„н^
2.
Минск: «Университетское», 1987. - 270 с.
3.
покрытия, Н.М. Бирюкова, В.П. Бобровская, А.К. Рахманов, Лосев Ю.П., И.Л. Петрова.
4.
Тез. Доклада на II конференции «НОМАТЕХ-96», Минск, 1996, ч.2,с.110.
5.
техническая конференция, Минск, 1994, с. 140.
Повышение точности и сокращение времени планирования в процессах

управления проектами по разработке программного обеспечения
Мадорская Ю.М ., ассистент
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Введение
В целом в отрасли разработки программного обеспечения отмечается рост числа проектов, укладывающихся в

установленные на начальном этапе сроки и бюджет. Снизить риски превышения установленных сроков и бюджета

позволяет внедрение автоматизированных систем управления проектами. Системы такого класса позволяют повысить точность и сократить время планирования за счет

автоматизации задач оперативной реструктуризации и оптимизации планов работ. В тоже время потенциал роста

объема проектов выполненных в срок объективно ограничен точностью оценки трудоемкости проекта, заложенной в план работ. Действительно, если трудоемкость

задач проекта рассчитана неверно, то не возможно уложится в запланированные сроки и бюджет, даже с использованием автоматизированных систем управления планами работ.
Точность и время оценки трудоемкости работ особенно

актуальны в итеративных по своей сути процессах разработки и сопровождения сложных программных систем,

подлежащих регулярной модернизации, с целью отражения изменений законодательства, отраслевых политик,

технологических процессов и иных правил, определяющих

требования к системе. Примерами таких систем являются

системы класса АСУП, КИС, внедряемые для автоматизации бизнес-процессов предприятий любых отраслей -

энергетика, машиностроение, строительство и др.. Для

каждого запроса на изменение системы должна быть рассчитана оценка трудоемкости реализации изменений. Эта

оценка является ключевой информацией, необходимой

как для планирования каждой итерации разработки системы, так и для принятия решений о возможности реализации запроса на изменение, выборе способа реализации,

экономической эффективности модернизации. Точность и

время формирования оценки определяют правильность и

своевременность принятых решений.
Даже незначительное увеличение времени формирования оценки изменений и снижение точности оценки
могут привести к значительному увеличению длительности итераций процессов создания и эволюционного сопровождения, ошибкам при выборе запросов на изменение, подлежащих реализации, ошибкам в реализации

системы, снижению сроков сопровождаемости системы
и,
тому задача повышения точности и сокращения времени

формирования оценки изменений является крайне актуальной.
Проблемы повышения точности и сокращения

времени планирования
Оценка трудоемкости изменений для программных

систем, разрабатываемых на основании спецификаций

требований, строится на основании анализа моделей,

представляющих требования к системе.
Процесс формирования оценки изменений логически

делиться на две фазы. В ходе первой проводится оценка

влияния запроса на изменение на систему, в ходе второй -

сопоставление выявленному объему изменений - значений трудоемкости изменений.
Для этого запрос на изменение, поступивший от Заказчика, как правило, в свободной форме, приводится к

понятиям, с помощью которых выполнено описание системы. После чего, итеративно, определяется влияние запроса на элементы описания системы - модели и они

же требования к ней. Таким образом, определяется набор

элементов моделей, подлежащих изменению, а также

прогнозируемое содержание изменений.
Важно, что на данной фазе, на каждой итерации, принимаются проектные решения, то есть фактически проводится проектирование системы. Без такого, пусть предварительного, проектирования не возможно выявить

область распространения изменений, так как она зависит

от конкретных изменений в каждом элементе.
Именно это является основным ограничением на возможность формализации формирования оценки изменений, последующей автоматизации и повышении точ
--------------- page: 93 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
ности и сокращения времени выполнения данной задачи,

так как известно, что процесс проектирования программного обеспечения в общем случае не формализуем.
Вторая фаза — перевод объема изменений в трудоемкость, также слабо формализуема, поскольку с одной

стороны использует неформализованные результаты выполнения первой фазы, а с другой — выполняется на основании опыта эксперта, который должен учесть квалификацию и загруженность специалистов, которые будут

выполнять изменения, вероятность увеличения объема

изменений в ходе детального проектирования и реализации. Последнее означает, что предварительная оценка

трудоемкости отражает еще и воззрения эксперта на качество выполненного поиска элементов, подлежащих изменению и принятых проектных решений. Также для определения трудоемкости эксперту необходимо учитывать

технологию разработки.
Очевидно, что заранее предсказать, как отразятся все

эти условия на трудоемкости изменений, может только

опытный эксперт, хорошо знающий как разрабатываемый

продукт, так и конкретный коллектив, и процесс разработки.
Важно также то, что оценка трудоемкости изменений

для планирования всегда рассчитывается на неполных

данных, так как в приемлемые для принятия решения

сроки, не возможно не только провести полное проектирование, но и собрать все данные необходимые для анализа.
Таким образом, основными факторами, оказывающими влияние на точность и время ФОИ являются качество исходных данных и опыт эксперта. Поскольку сам

процесс ФОИ слабо формализуем, основное направление

повышения точности и скорости ФОИ — это устранение

проблем обработки исходных данных и создание условий

для накопления опыта ФОИ экспертом.
Исследование проблем, связанных с обработкой исходных данных, формированием экспертного опыта, а

также особенностей процесса планирования в организациях, реализующих различные технологии разработки программного обеспечения любой сложности,

показало, что главной проблемой получения оценки является большая размерность исходных данных, множественность и многомерность их представлений на каждом

этапе жизненного цикла программного продукта. Второй

проблемой построения оценки является наличие ошибок

в требованиях, связях между ними и неоднозначность их

интерпретации. Третья проблема — это отсутствие определенных в явном виде связей, отражающих приоритетные направления распространения изменений. Перечисленные проблемы встречаются при использовании

разных технологий разработки программного обеспечения, в крупных и мелких фирмах, при создании сложных

и простых приложений. Они отражают сложность организации проектирования интеллектуального продукта в

ограниченные сроки и являются объективными характеристиками процессов проектирования и сопровождения

программного продукта.
Несмотря на то, что работы в области формирования

оценки изменений ведутся в течение нескольких десятков

лет силами российских и зарубежных ученых, многие обзоры по-прежнему рапортуют о том, что разработчики,

инструментарий, артефакты и процессы все еще слабо

интегрированы и взаимосвязи чаще всего определены неявно, что не позволяет отслеживать несогласованность

моделей и затрудняет оценку распространения изменений
[1], [3]. Создание и поддержка трассировочной информации вручную крайне затратна [2] и определение трассировочных связей между проектными моделями различных

уровней абстракции не тривиальна даже для экспертов [4].

Также отсутствует единый подход к классификации взаимосвязей требований для организации их трассировки

[5] и несмотря на то, что преимущества трассировки известны, ее реализация на практике дается с трудом [3].
Требования к методу формирования оценки изменений
Анализ установленных проблем позволил сформулировать и обосновать требования к методу формирования

оценки изменений.
Метод ФОИ должен быть основан на унифицированном формализованном методе описания требований,

сокращающем размерность представления исходных

данных для ФОИ, позволяющем автоматически контролировать ошибки в них и определять связи между ними.
Метод ФОИ должен содержать: 1) формальное определение понятия «требование»; 2) описание структуры

требований; 3) формальный язык описания требований

с однозначно определенной семантикой; 4) правила контроля семантических ошибок в требованиях; 5) правила

определения связей между требованиями, отражающие

приоритетные направления распространения изменений,

позволяющие автоматизировать процесс поиска таких

связей; 6) правила формирования оценки изменений.
Метод должен быть открыт, с точки зрения расширения модели понятий и правил описания для учета опыта

и специфики технологических процессов предприятия-

разработчика.
Для успешного внедрения метода ФОИ в производственную практику должна быть обеспечена возможность

интеграции данного метода с методами моделирования

системы, используемыми в проекте.
Структура требований метода (— модель трассировки) должна: 1) отражать весь объем изменений; 2)

позволять легко проецировать изменения в проектных

моделях на описание требований для ФОИ и обратно; 3)

не должна зависеть от парадигмы проектирования, технологии и средств разработки; 4) позволять определять правила контроля семантических ошибок в требованиях и

приоритетные направления распространения изменений;
Структура требований не должна: 1) фиксировать степень детализации описания требований; 2) усложнять

описание требований. Должна быть легко применима на

практике.
--------------- page: 94 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Анализ существующих методов формирования оценки

изменений показал, что они, позволяют решать данную

задачу, но не удовлетворяют в достаточной степени предъявленным выше требованиям. В большинстве случает это

связано с плохо проработанным терминологическим базисом в этой области и отсутствием структурированного

подхода к внедрению ФОИ, подразумевающего предварительную формализацию целей и задач, которые планируется решать при помощи трассировки, а также требований к развитию модели трассировки, являющейся

основой метода ФОИ. В процессе эксплуатации это приводит к попыткам использования одной модели трассировки для решения множества задач, определяющих

взаимоисключающие требования к модели. Разрабатываются решения частных задач, не имеющие перспективы

развития и широкого применения даже в рамках одной

крупной компании.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1)
летворяющую поставленным требованиям.
2)
бований и соответствующую ему систему формальных определений.
3)
ошибок в требованиях и возможные механизмы их контроля.
4)
ряющий поставленным требованиям.
5)
тического применения при создании и эволюционном сопровождении АСУП.
Базовая модель трассировки требований для ФОИ
При разработке программной системы некоторая составная структура требований заранее определена выбранным набором методов описания системы, (назовем ее

проектной). Чтобы учитывать при ФОИ весь объем изменений в требованиях, структура требований для ФОИ

должна быть определена как мета-структура проектной

модели.
Сформулированные требования к модели трассировки требуют применения различных стратегий разработки такой мета-структуры — одни требуют поиска

обобщения объединения структур проектных моделей,

другие — пересечения. Требование к простоте модели

предполагает минимализм, необходимость контроля

ошибок — детализацию. Нахождение сбалансированного решения, удовлетворяющего всем требованиям является не тривиальной задачей, в том числе вследствие

огромного количества предлагаемых методов описания

требований, распределенных по регламентам различных

типов и отличающихся не только по уровню абстракции

и составу категорий, но и по семантике одноименных категорий.
Для решения поставленной задачи было проведено исследование широкого класса регламентов определяющих

структуру требований к программным системам — каркасных моделей архитектуры, методов анализа и проектирования, методологий разработки и онтологий, а также

публикаций отражающих практику разработки.
Исследование показало:

бований, используемой при разработке систем класса

АСУП, КИС и других информационных систем, не зависящей от парадигмы проектирования, технологии и

средств разработки является схема Захмана [8], которая

отражает процесс проектирования информационной системы;

мирования оценки изменений не возможно, так как она

не содержит описания связей между элементами разных

слоев;

ботке информационных систем, в том числе АСУП, используются все четыре уровня схемы Захмана, что соответствует четырем этапам разработки, в то же время

поддержка модели требований системы, отражающей все

категории схемы Захмана в реальном производстве не используется, так как крайне затратна..
Однозначное пересечение всех структур требований

в современных методах проектирования лежит области

двух категорий «данные» и «функции» схемы Захмана.

В тоже время более точно процесс объединения проектных моделей отражают категории процесс, объект. В

связи с тем, что наибольшее число изменений затрагивает

правила организации бизнес-процессов, целесообразно

включить в набор категорий категорию правила.
Введенные категории задают единственно возможный уровень абстракции построения модели трассировки, не зависящий от парадигмы и технологии проектирования. Предлагаемый набор категорий является

необходимым и достаточным для задачи ФОИ, так как

любая характеристика системы реализуется посредством

процессов или объектов системы и любые изменения

должны отразиться на объектах или процессах программной системы.
Таким образом, можно сформулировать перечень семантических требований к модели трассировки:
1)
требований, соответствующих уровням схемы Захмана;
2)
описания проектных моделей процесс, объект, правила.
На основе данных категорий разработана базовая модель трассировки требований к ПО — треугольник трассировки (ТТ), обеспечивающая простую интеграцию

различных описаний требований для сквозного отслеживания распространения изменений.
Модель трассировки требований это способ структурирования описания требований, ориентированный на

процесс формирования оценки изменений. В соответс
--------------- page: 95 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Сучёный 95
Рис. 1. Треугольник трассировки
твии с разработанными требованиями, модель трассировки можно представить в виде связанного графа, вершинами которого являются три категории: процесс,

объект, правила, а дугами 5 отношений: определяет,

обрабатывает, декомпозиция, являться классом, эквивалентны. На рисунке 1 приведена эта модель (треугольник трассировки).
Треугольник трассировки определяет пять типов отношений - определяет, обрабатывает, декомпозиция, являться классом, эквивалентны. Отношения

определяет и обрабатывается задают базовые отношения между тремя категориями, необходимые для отслеживания распространения изменений. Отношения декомпозиция, являться классом позволяют выбирать

произвольную детализацию описания требований, что необходимо для эффективного управления трудозатратами

на поддержание трассировки требований. Отношение эквивалентны введено для учета дублирования данных в

ходе ФОИ, что позволяет повысить точность и сократить

время ФОИ.
Предложенная модель позволяет задавать правила

контроля целостности описания требований и, таким образом, осуществлять контроль ошибок в требованиях.

Например можно сформулировать правило, «для любого

объекта существует процесс его обрабатывающий»,

которое позволяет контролировать ошибки на самом высоком уровне описания системы.
Разработанная модель трассировки позволяет легко

интегрировать все методы описания требований, используемые в проекте, для сквозного отслеживания

распространения изменений. Она не требует переопределения связей при изменении технологии проектирования - достаточно описать связи нового метода проектирования с категориями базовой модели трассировки

и удалить лишние. Такой подход к интеграции позволяет

значительно сократить сроки и повысить точность формирования оценки изменений, даже при использовании не

формализованных методов проектирования.
Простота соотнесения проектной информации с категориями треугольника и простые, понятные каждому разработчику типы связей между категориями, позволяют

сократить тот объем ошибок разработчика, который не

может быть проконтролирован автоматически.
Следует отметить, что предлагаемая схема интеграции

не отменяет наработки по интеграции отдельных методов,

которые могут быть успешно использованы совместно.
Комплекс решений для повышения точности

и сокращения времени планирования в ходе управления

проектами по разработке программного обеспечения
С учетом разработанных требований к методу ФОИ

для планирования, базовой модели трассировки и метода

интеграции описания требований, был разработан комплекс решений (Комплекс), позволяющий повысить точность и сократить сроки формирования оценки изменений.
Центральным элементом разработанного комплекса

является Базовый Метод ФОИ для систем, разрабатываемых на основании спецификаций требований (далее

Метод). Метод фиксирует общие решения по формализации задачи ФОИ для систем данного класса. Метод отличается от известных тем, что механизмы взаимодействия его компонент, описанных на языке исчисления

предикатов, позволяют реализовать принцип открытости

(расширяемости) для ФОИ разных технологий разработки программного обеспечения любой сложности.
Метод основан на трех компонентах: формализации

описания требований; согласованной системе определений; классификации ошибок в требованиях. Метод является открытым - его компоненты должны быть дополнены, для учета специфики заданной предметной области.

Это позволяет повысить точность формирования оценки
--------------- page: 96 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 2. Взаимосвязи между компонентами Комплекса
изменений за счет покрытия большего числа ошибок правилами описания. Схема дополнения компонентов Метода при уточнении предметной области приведена на рисунке 3.
Подход к формализации описания требований основан

на четырех положениях:

вание о свойствах системы.

высказываний.

катов, которые используют категории и отношения модели трассировки.

взаимосвязанные высказывания.
В этом случае единый способ представления требований и правил контроля ошибок в виде высказываний

позволяет автоматизировать контроль ошибок, а их структура всегда будет соответствовать модели трассировки.

Четвертое положение позволяет автоматически выявлять

связи между требованиями, что сокращает время построения оценки.
Такой подход к формализации описания требований

реализует принцип открытости и обеспечивает: трасси-

руемость требований; возможность визуализации модели

требований для ФОИ; возможность применения существующего инструментария управления требованиями для

ее реализации. Иллюстрация данного подхода применительно к формализации треугольника трассировки приведена в [9].
В соответствии с данным подходом разработана согласованная система определений (ССО), включающая понятия непосредственно связанные с задачей формирования

оценки изменений, в том числе понятия «требование»,

«взаимосвязанные требования». Система определений основывается на таких понятиях математической логики как
формальный язык, синтаксис, грамматика, высказывание,

предикат, правильно-построенная формула и глоссарии

руководства по разработке спецификаций требований к

системе 1ЕЕЕ 1233, определяющим понятие системы.
Ниже приведены некоторые из определений, включенных в данную систему.

мула языка, взятая вместе с ее интерпретацией, в

отношении которой имеет смысл утверждать, что она истинна или ложна.


сказываний, определяющих правила построения описания с учетом интерпретаций входящих в него вы-

сказываМетод описания - формальная система,

предназначенная для формирования описаний с целью

решения задачи моделирования, включающая язык,

правила описания сформулированные с использованием данного языка.

чающий понятие рассматриваемой предметной области.

вания, для которых соответствующие им предикаты

содержат хотя бы одну одинаковую предметную константу.

тированное, с использованием выбранного метода описания, высказывание, определяющее свойства системы и ее окружения, которое должно быть истинно

для реализации системы.

мосвязанные требования) — требования к системе,

построенные с использованием взаимосвязанных высказываний.
Базовый метод разработан на основе приведенного

подхода, его математическим аппаратом является ап-
--------------- page: 97 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
М - метод ФОИ
1_ - расширяемый формальный язык спецификации требований ,

А - расширяемое множество правил спецификации требований ,

К - множество правил вывода оценки изменений
Расширяется для учета специфики

заданной предметной области
учёный
97
Рис . 3. Схема расширения Базового метода для систем класса АСУП
парат формальных систем и логики предикатов первого и

второго порядка. Метод представляет собой формальную

систему и содержит все три ее компонента - формальный

язык - язык описания требований, аксиомы - правила

описания требований и правила вывода - правила формирования оценки изменений.
Язык описания требований базового метода имеет

двухуровневую структуру. Для описания требований и

связей между ними используются предикаты первого порядка. Свойства требований, необходимые для формирования оценки изменений, описываются с использованием

предикатов второго порядка. Структура требований - модель трассировки определена одним унарным и одним парным предикатом.
Метод задает структуру аксиом, которые должны быть

разработаны при его расширении для конкретной предметной области, что обеспечивает повышение точности и

сокращение времени ФОИ. Структура аксиом ориентирована на покрытие классов ошибок, определенных в разработанной классификации. На уровне Базового метода

определены три аксиомы, которые распространяются на

любую предметную область.
Правила вывода Метода сформулированы с использованием предикатов второго порядка. Метод позволяет

легко расширить набор правил вывода для уточнения алгоритма распространения изменений. Например, для
учета в алгоритме ФОИ возможных видов изменений достаточно ввести дополнительный аргумент, кодирующий

тип изменения и написать соответствующие каждому типу

изменений правила вывода.
Технология разработки расширений Базового метода

основана на итеративном процессе разработки онтологий.

Для оценки разрабатываемого набора отношений предлагается использовать Гештальт-принципы построения онтологий.
В качестве расширения Базового метода для систем

класса АСУП, разработана Сбалансированная трехуровневая онтологическая модель требований. СТОМ детализирует структуру описания требований с учетом специфики процесса разработки АСУП, что позволило ввести

дополнительные правила контроля ошибок в описании

требований, оказывающих влияние на ФОИ. Множество

аксиом СТОМ расширено, относительно базового метода

до 42-х, что позволяет сократить объем ошибок проектирования и повысить точность и сократить сроки ФОИ.

СТОМ также как и базовый Метод поддерживает принцип открытости.
Для применения на производстве разработана технологическая модель реализации СТОМ в системе, обеспечивающей эффективную коллективную работу с требованиями. Разработка такой системы с нуля требует больших

вложений, поэтому реализация СТОМ в готовой системе
--------------- page: 98 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
управления требованиями, позволяет сократить время и

расходы на внедрение СТОМ в производство. Разработанная схема позволила построить рабочую версию системы формирования оценки трудоемкости изменений, которая позволяет сократить сроки и расходы на внедрение

СТОМ, значительно сокращает объем работ в ходе ФОИ,

позволяет в любой момент рассчитать суммарную трудоемкость предполагаемого объема изменений по результатам экспертного анализа распространения изменений

на модели. Разработанная реализация позволяет повысить точность формирования оценки изменений за счет

сокращения ошибок не только в исходных данных, но и в

самом процессе ФОИ.
Заключение
В ходе проведенных теоретических и экспериментальных исследований получены следующие результаты:
1.
оценки изменений с учетом особенностей применения метода для процесса планирования.
2.
ваний, обеспечивающая возможность стандартизации

процесса ФОИ на уровне всей организации и значительно

упрощающая интеграцию различных методов описания

требований для сквозного отслеживания распространения изменений.
3.
обеспечивающий трассируемость требований по построению, позволяющий автоматизировать поиск связей

между требованиями и контроль ошибок в требованиях.

Подход обеспечивает возможность визуализации модели

требований, что облегчает контроль ошибок, не подлежащих выявлению в автоматическом режиме.
4.
ющая согласованный терминологический базис для формализации задачи формирования оценки изменений,

устраняющая пробел в дисциплине управления требованиями в рамках инженерии программного обеспечения,

связанный с отсутствием формального определения понятия требования, которое бы однозначно интерпретировалось разработчиками.
5.
определяющая ошибки в требованиях, необходимая для
Литература
определения механизмов их контроля, позволяющая обоснованно выделить типы ошибок, появление которых может

проконтролировано или предотвращено при использовании формализованных методов описания требований.
6.
общие решения по формализации задачи ФОИ для систем

разрабатываемых на основании спецификаций требований. Метод реализует принцип расширяемости для

ФОИ при использовании разных технологий проектирования и разработки программного обеспечения любой

сложности.
7.
базового метода ФОИ , определяющая задачи процесса

разработки расширения Метода, критерии оценки расширения Метода и фазы процесса разработки расширения

Метода. Технология позволяет сократить время разработки расширения метода ФОИ для конкретной предметной области.
8.
и ПО АСУП (СТОМ), позволяющая сократить объем

ошибок проектирования и повысить точности и скорость

формирования оценки изменений для систем класса АСУП.
9.
СТОМ, позволяющая эффективно использовать существующую промышленную систему управления требованиями для внедрения автоматизированного процесса

ФОИ на базе СТОМ — сокращая тем самым сроки и

расходы на внедрение СТОМ. Модель значительно сокращает объем работ в ходе ФОИ, позволяет повысить

точность формирования оценки изменений за счет сокращения ошибок не только в исходных данных, но и в самом

процессе ФОИ.
В целом разработанный комплекс решений:

ходы на внедрение и сопровождение — обучение, разработку технологических регламентов, настройку программных систем, модернизацию.

просу на изменение.

планирования в процессе создания и эволюционного сопровождения систем, разрабатываемых на основании

спецификаций требований, а также сократить объем дорогостоящих ошибок проектирования.
1.
515-526,
2.
Епдтееппд,’ Ргосеейтдз о! Ше ЕСМ^А ТгасеаЫШу ШогкзЬор 2009.
3.
СР088ТАЬК, Ли1/Аид 2009 1ззие
4.
Ргосееётдз 15Ш 1Шета1юпа1 Соп!егепсе оп 8ойдааге Епдтееппд апй ^а^а Епдтееппд (8Е^Е-2006), Ли1у 6 —
8,
--------------- page: 99 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
5.
Мета1юпа1 ЕА8Т-ШЕ8Т ^Е8IСN & ТЕ8Т 8УМР08ШМ (Е'ШТ8’07), Уегеуап, Лгтеша. - 7-10 8ер1етЬег
2007,
6.
8уз1етз Лоита1. 1992, уо1. 31, № 3, Р. 590-561
7.
ведомости СПбГПУ, №1 (115) - 2011
Моделирование непреднамеренного распространения информации

пользователем
Макарова О. С ., аспирант
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Задача данной работы — построение адекватной модели непреднамеренного распространения конфиденциальной информации. Используя эту модель, можно будет построить зависимость скорости, фронта и

формы волны непреднамеренного распространения конфиденциальной информации (с учетом характеристик

информации полноты и актуальности) от поведения пользователей данной информации и третьих лиц, понять уязвимые места существующих средств защиты и предложить оптимальное решение проблемы непреднамеренного распространения конфиденциальной информации.
В данной работе, в начале, обосновывается актуальность и практическая значимость построения модели непреднамеренного распространения информации. Далее описывается математический аппарат, используемый при построении модели, а также существующие модели распространения информации. Проводится анализ отличительных признаков процесса распространения конфиденциальной информации, от

процессов распространения инновации, представленных в существующих моделях. В основной части данной

работы приводится описание структуры и правил поведения модели непреднамеренного распространения

конфиденциальной информации, а также свойств информации и пользователя, отслеживаемых в модели. В

заключении проводится анализ полученных результатов.
Введение
Обеспечение защиты информаций от ее непреднамеренного распространения крайне важный и многогранный

вопрос. В соответствии со статистическими данными соотношение внешних и внутренних угроз на усредненном

уровне можно охарактеризовать так[6]:
организации либо при их прямом или опосредованном

участии;
Самая большая угроза раскрытия конфиденциальности
информации исходит от сотрудников организации. Данный

аспект всегда учитывается при построении политики безопасности в организации. В каждом конкретном случае

специалисты экспертным способом[7] оценивают актуальность той или иной угрозы. Для того чтобы предупредить

непреднамеренное распространение конфиденциальной

информации в организации, кроме организационных мер

защиты, используют программно-аппаратные средства защиты, например 8есгеШе1, 21оск и т.д. Принцип работы

этих средств описан в статье Ногп[8]. Тем не менее, эти

средства не всегда помогают и процент угроз, связанных

с непреднамеренным распространением, все равно достаточно велик. Так 32% разглашений конфиденциальной
информации происходят из-за излишней болтливости сотрудников, 24% - из-за несоблюдения или неверного построения политик безопасности, 24% - путем подкупа и

склонения к сотрудничеству сотрудников организации со

стороны конкурентов и преступных группировок [6, 8].
Для нахождения решения данной проблемы необходимо определить условия, при которых конфиденциальная

информация может быть непреднамеренно передана третьим лицам, критичность утечки для организации (актуальность и полнота раскрытой информации).
Поэтому задача данной работы построить адекватную

модель непреднамеренного распространения конфиденциальной информации. Впоследствии, используя эту модель,

можно определить зависимость скорости, фронта и формы

волны распространения конфиденциальной информации

(с учетом характеристик информации полноты и актуальности) от поведения сотрудников и третьих лиц, понять

уязвимые места существующих средств защиты и предложить оптимальное решение проблемы непреднамеренного

распространения конфиденциальной информации.
Характеристика математического аппарата,

используемого при построении модели
При исследовании применялся математический аппарат клеточных автоматов. Данный математический ап
--------------- page: 100 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
парат удобно использовать для моделирования нелинейно

изменяющихся процессов с большим количеством параметров. Клеточные автоматы характеризуются следующими правилами:
клетки должно происходить только, когда клетки знают

свое новое состояние;
наковы, клетка вычисляет свое положение по состоянию

соседей;
разуя тор.
Выполнение этих правил позволит построить модель,

описывающую нелинейное взаимодействие клеток, при

этом сохранить причинно-следственную связь модели и ее

автономность (замкнутость в себе) [2].
Клеточные автоматы полностью определяются начальными условиями, правилом перемещения клетки или распространения ее свойств, а также видом и размером сетки

клеток. Поэтому в модели предложены правила перемещения носителей (клетки первого слоя) и распространения информации (клетки второго слоя), адекватно характеризующие поведение реальных систем.
Анализ существующих моделей распространения

информации
Модели процессов распространения информации или

инновации представлены в различных работах по маркетингу, биологии и средствам массовой информации

(Ландэ[3], Конвей [4], Сизео [5] и других авторов). При

построении этих моделей использовался тот же математический аппарат клеточных автоматов. Тем не менее, в модели, рассматриваемой в данной работе, есть отличия от

вышеуказанных работ. Отличие моделей обусловлено отличием процесса распространения конфиденциальной информации от процесса распространения инновации.
В моделях [3, 5] рассматривалась не секретная информации, а скорее наоборот, информация, требующая скорейшего распространения - данные о продукте или услуге,

которую нужно продать. А значит, рассматривался вопрос

принятия или непринятия инновации (информации) в соответствии с заданным правилом. В данной работе рассматривается вариант непреднамеренного распространения конфиденциальной информации, т.е. информации,

которую необходимо скрыть. Поэтому необходимо рассмотреть вопрос не только принятия информации, но и

ее передачи, и условия при которых такая передача возможна.
В работе [3] использовалась однослойная модель с

одним свойством, а в работе [5] однослойная модель

с несколькими свойствами, учитывающимися в правиле принятия решения. В данной работе рассматривается двухслойная модель. В первом слое рассматриваются характеристики субъекта (сотрудника) - носителя

и правила его перемещения. Во втором слое, как и в существующих работах, рассматриваются характеристики

информации и правила ее распространения. Факт перемещения носителя является ключевым. Так как если сотрудники вообще не будут выходить за пределы организации, то и утечка информации путем непреднамеренного

распространения информации будет минимальна. Таким

образом, второй слой зависит от первого слоя. Для каждого из слоев существует свое правило, в каждом слое

клетки обладают своим перечнем свойств. В модели, рассматриваемой в данной работе, в отличии от моделей [3, 4,
5]
сителя, полнота получаемой информации.
Структура и правила поведения клеток

в модели непреднамеренного распространения

конфиденциальной информации
Объектом моделирования, в данной работе, являются

процессы непреднамеренного распространения конфиденциальной информации. В результате проектирования

определяется зависимость распространения прагматических свойств информации, таких как целостность, конфиденциальность и своевременность, от роли и характеристики носителя информации. При исследовании

отслеживаются такие свойства информации как скорость,

полнота и актуальность раскрытой информации.
В модели выделены два слоя клеток: слой носителей и

слой информации. В качестве факторов рассматривается:

тип окрестности (Мура или Марголиуса [2], при выполнении правил будем учитывать состояние самой клетки

[2]), тип используемого правила передачи информации,

способ перемещения носителя.
Рассмотрим более детально характеристики слоев модели и правила перемещения носителей и распространения информации.
Характеристика слоя носителей информации
Первый слой - это слой носителей. Для понимания

функционирования этого слоя необходимо рассмотреть

реальную ситуацию непреднамеренного распространения

конфиденциальной информации.
Сотрудники организации работают с конфиденциальной информацией, и могут выносить эту информацию

за пределы организации. Сотрудник может находиться как

на территории организации, так и за ее пределами: дома,

на встрече с друзьями, коллегами, в общественных местах.

В процессе своего движения сотрудник может встречать

людей заинтересованных в информации, которой он обладает. Сотрудник может делиться информацией, находясь

в любом месте. Способ и условия передачи информации

приводятся в описании второго слоя.
--------------- page: 101 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Данный слой характеризуется свойством носителей

и правилом их перемещения. Основное свойство носителя - роль носителя. Вводятся следующие роли носителей.
ющий конфиденциальной информацией, и способный ее

распространять легально на территории организации и

непреднамеренно за территорией.
непреднамеренно рассказать конфиденциальную информацию, в качестве Субъекта 1 могут выступать родственники, друзья, знакомые и даже неизвестные люди.
рассказать конфиденциальную информацию.
Правило перемещение носителей информации можно

описать, основываясь на принципах хаотического и целенаправленного движения газа. Действительно, движение

группы людей может носить как хаотический, так и целенаправленный характер. В свободное от работы время

движение группы людей напоминает хаотическое движение газов (двух или более в зависимости от количества

рассматриваемых ролей) в сообщающихся сосудах (некотором замкнутом пространстве города). Процесс движения группы людей можно представить следующим образом.
ются в первой трубки (место нахождение Субъектов в рабочее время). Газы 2 типа скапливаются во второй трубке

(место нахождение Пользователей при движении по территории предприятия).
газов и продолжается хаотическое движение (движение

Пользователей и Субъектов во вне рабочее время).
Таким образом, правила перемещения клеток этого

слоя можно описать с помощью следующих детерминированных правил (более подробно про детерминированные

правила см. [2]):
ница в виде квадрата (прямоугольника), как только Пользователь (клетка первого слоя, окрашенная в определенный цвет) подходит в процессе хаотического движения

к этой псевдогранице, Пользователь тут же приобретает

детерминированный характер движения и стремиться к

центру квадрата. В этом секторе (территория предприятия) идет легальное взаимодействие Пользователей на

работе. Как только Пользователь достиг центра этого

квадрата он стремиться за его пределы, где продолжает

хаотическое движение;
стижении границы вынуждены отойти за ее пределы, вероятность шага в сторону границы 0.
Этот слой полностью определяет первую часть правила распространения информации второго слоя, так

как за каждым носителем закреплена некая информация, которой он владеет - клетка второго слоя. Изначально формируется первый слой носителей, он может

не полностью, заполнять сетку. Во втором слое каждой

клетке информации соответствует своя клетка носитель.

Таким образом, над каждой клеткой носителя располагается клетка информации. Над пустыми клетками первого

слоя - пустые клетки второго слоя. После того как в соответствии с выше приведенным правилом клетки первого слоя переместятся на один шаг, клетки второго слоя

с информацией, осуществят точно такое же перемещение.

Опять придем к ситуации, что над каждой клеткой носителя располагается клетка с информацией. Далее клетки

второго слоя должны осуществить перемещение - распространение информации, в соответствии с правилом

описанным ниже. На следующем этапе происходит перемещение носителей и т.д. Частным или вырожденным

случаем первого слоя будет являться ситуация, когда носители не осуществляют движение. Исключение из рассмотрения второго слоя приводит к моделям, представленным в работах [3, 4, 5].
Кроме того в модели введены два псевдососеда, ниже

приведена их характеристика:
системы, осуществляет подсчет шагов, выполненных системой в целом;
рактеризующим процесс старения информации, осуществляет подсчет носителей перешедших псевдограницу. В

данной модели считается, что информация актуальна,

пока половина носителей (роль - Пользователей) не перешла псевдограницу и не попала в организацию.
Используя псевдососедий, можно отследить время

жизни актуальность, степень актуальности и скорость

распространения конфиденциальной информации.
Далее описан принцип функционирования второго

слоя - принцип распространения информации. Для анализа условий разглашения конфиденциальной информации отслеживается изменение свойств информации

каждой клетки. Поэтому каждая клетка этого слоя хранит

данные о полноте конфиденциальной информации, которой она обладает. Общие правила, характеризующие

порядок непреднамеренного распространения конфиденциальной информации приведены ниже:
роли источника и получателя, частично совпадают на синтаксическом и семантическом уровнях, т.е., они говорят

на одном языке, и получатель понимает, о чем говорит источник;
рован, т.е. рассматриваем только конфиденциальную информацию;
шего тезауруса;
уровне, и, по крайней мере, получателю интересна поступающая информация, но получатель лишь частично
--------------- page: 102 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
может воспринять, то о чем говорит источник (человек

запоминает лишь часть информации, которую он считает

значимой, упуская некоторые факты, данные.[1]);

русом источника при однократном обмене;

точник передает информацию, то все получатели в его окрестности могут ее получить;

содержит.
Таким образом, Субъект 1к не сможет получить всю

информацию только от одного Пользователя, аналогично

и Субъект 2к. Кроме того, непреднамеренное распространение — это вероятностное событие, зависящее не только

от внешних факторов, наличия субъектов, но и внутренних

факторов (состояние носителя). Соответственно, распространение информации описывается вероятностными

правилами [2]. Факт же принятия информации можно определять по детерминированному правилу [2]. Таким образом, правило непреднамеренного распространения (передачи и приема) информации зависит от роли носителя,

обладающего этой информацией, схемы расположения

носителей, а соответственно и клеток информации, на

данном шаге. Для удобства анализа и понимание правило

непреднамеренного распространения информации представлено двух уровневым:

телем или Субъектом о передаче информации;

формации Субъектом.
В модели учитываются следующие варианты принятия

решения о передачи информации: вероятностный, детерминированный и вероятностно-детерминированный.
Принятие или непринятие решения происходит случайным образом при вероятностном подходе с помощью

датчика случайных чисел, у которого задается параметр

процентного соотношения между выпадением 0(не передает) и 1(передает). Для каждого Пользователя системы

датчик будет запускаться независимо.
Правила принятия решения о передаче при детерминированном подходе описаны ниже (выполнение правил

должно идти последовательно, если условия выше расположенного правила выполняются, то дальнейшее выполнение правил прекращается) для каждой роли носителя.
Правила принятия решения о передачи для Пользователя:

если в окрестности есть Субъект 2к;

в его окрестности находится больше 2 Пользователей;

екту 1к.
Правила принятия решения о передачи для Субъект 1к

следующие:

окрестности есть Пользователь;

Правила принятия решения о передачи для Субъект 2к
следующие:

окрестности есть Субъект 1к.

Вероятностно — детерминированный подход отличается от детерминированного только последним правилом

для всех типов носителей (Пользователь передает информацию Субъекту 1к по вероятностному правилу, Субъект

1к передает информацию Субъекту 2к по вероятностному

правилу, Субъект 2к передает информацию Субъекту 2к

по вероятностному правилу).
Выше приведенные особенности непреднамеренного

распространения конфиденциальной информации позволяют определить правила приема информации как детерминированные. Они выглядят следующим образом.

нимает Субъект 1к лишь 1/8 часть информации (из допущений о Субъекте). Таким образом, Субъект 1к получает

всю информацию, если в окружении Субъекта 1к находится одновременно 8 Пользователей за один шаг, или

если Субъекта 1к за некоторое число шагов окажется в

окрестности 8 Пользователей.

екта 1к. Воспринимает Субъект 2к лишь половину информации (из допущений о Субъекте). Соответственно 1/16

от всей информации Пользователя.
Результаты
В данной работе был выявлен основной источник угроз

информационной безопасности. Раскрытие конфиденциальной информации в 32 случаях из 100 происходит из-за

непреднамеренного разглашения конфиденциальной информации сотрудниками организации. Анализ имеющихся

моделей распространения информации и процессов непреднамеренного распространения конфиденциальной

информации выявил отличительные особенности.
Так при построении модели непреднамеренного распространения информации важно:

цией;

формации, но и правило передвижение носителей, обладающих информацией;

учитывать не только условия приема, но и условия передачи информации.
Были выделены свойства информации, которые в

данной модели будут отслеживаться в зависимости от начальных условий:

формации;

мации;
--------------- page: 103 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
мации.
При построении модели применялся математический

аппарат клеточных автоматов. Клеточные автоматы полностью определяются начальными условиями, правилом

перемещения клетки или распространения ее свойств, а

также видом и размером сетки клеток. Поэтому в модели

предложены правила перемещения носителей и распространения информации, адекватно характеризующие поведение реальных систем. В качестве факторов рассматривается: тип окрестности (Мура или Марголиуса[2], при

выполнении правил учитывается состояние самой клетки
[2]), тип используемого правила передачи информации,

способ перемещения носителя.
В дальнейшем при создании визуальной модели планируется исследовать массив схем расположения носителей информации и выявить типовые. Планируется

оценить влияние того или иного фактора на процесс распространения. При визуализации необходимо использовать цветовую гамму градаций серого, для наглядности

представления фронта и скорости распространения

клеток второго слоя.
Результаты, полученные при тестировании данной модели при различных начальных условиях, позволят:
волны распространения информации, ее полноту и актуальность от поведения носителей информации;
литик защиты;
преднамеренного распространения конфиденциальной

информации.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.

7.
8.
9.
Васильева. Е.Е. Законы памяти и техники эффективного запоминания. Журнал «Охранная деятельность Вып.
6.
Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. М.: Мир, 1991.
Ландэ Д.В. Модель диффузии информации. Информационные технологии и безопасность. Менеджмент информационной безопасности. Сборник научных трудов Института проблем регистрации информации. - Вып. 10. 2007.
Конвей Дж., Слоэн Н. Упаковки шаров, решётки и группы. В 2 т. М.: Мир, 1990.
5.
МеШоёз & АррНса1юп5, 2008, Vо1ите 17, ШтЬег 3.
Корнюшин П.Н., Костерин А.С. Информационная безопасность: Учебное пособие. - Владивосток: ТИДОТ

ДВГУ, 2003.
7.Приложение
и способах защиты информации в информационных системах персональных данных, зарегистрировано в Минюсте РФ 19 февраля 2010 г. N 16456.
^К^: М1;р://^^.те1:а.к2/103433-ка2Муу-у1;ою][|-Ьп1;апес-Ьеге1:-гаЬо1:и-па.Ы;т1 (дата обращения: 14.02 2011).

Лоегд Н., ^а^а-1еак ргеуеп!юп апё епсгур!юп: Тоо15 Ша! сап -даогк 1оде!Ьег. №Ытогк ШогЫ, 2008.
Моделирование функционирования систем регенерации воздуха

для расчета их надежности
Меркурьев Ю.М., адъюнкт
Военно-морской инженерный институт (филиал) Военного учебно-научного центра Военно-Морского Флота «Военно-морская
академия им .Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова»
Системы регенерации воздуха - это сложные технические системы, предназначенные для обеспечения обитаемости гермообъектов по газо-воз-

душной среде.
Современные системы регенерации в своем составе

имеют различное оборудование, систему автоматического

управления, обеспечивающую целый ряд функций: управление, автоматическую защиту, сигнализацию, регулирование.
Выход из строя хотя бы одного элемента обычно приводит к выходу системы вцелом. Выведенная из строя система ведет к ухудшению химической обстановки гермообъекта.
Надежность техники всегда была одной из основных

инженерных проблеем, которой уделялось большое внимание. Однако за последние 50-60 лет проблема надежности значительно обострилась и приобрела более

тяжелую форму. Это обусловлено главным образом следующими основными причинами:
элементов.
--------------- page: 104 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
систем.
говечности.
плуатации.
Актуальность и сложность этих проблем постоянно

увеличиваются: одно из основных противоречий в развитии техники заключается в том, что увеличение сложности и связанное с ним снижение надежности техники

сопровождается повышением требований к надежности.
Основная задача теории надежности - выбор оптимальных технических решений при проектировании,

конструировании, изготовлении, транспортировке, хранении, монтаже, эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте, обеспечивающих сохранение основных

технических характеристик технических объектов и их

элементов в течение необходимого промежутка времени

в определенных условиях эксплуатации.
Основным источником достоверной информации о надежности технического объекта являются экспериментальные исследования и результаты эксплуатации. Однако сложность, уникальность и высокая стоимость

систем регенерации практически исключают возможность

использования традиционных эмпирических и полуэмпи-

рических методов проектирования и физических экспериментальных исследований. В большинстве своем системы

регенерации полностью не исследованы даже в течение

всего периода эксплуатации, при этом опытная проверка

в аварийных ситуациях их просто невозможна. Вместе с

тем случайный характер явлений и процессов, происходящих в данных системах и их элементах, сложность, нелинейность и нестационарность характеристик затрудняют технические расчеты.
Кроме того, системы регенерации обладают высокой

надежностью, например система регенерации АСТРА-

35-М имеет показатель надежность Р({) = 0,9 отнесенный ко времени в 5000 часов [3], и их полномасштабные лабораторные испытания должны занимать

тысячи часов. Использование же методов ускоренных

физических испытаний не всегда приводит к искомому результату, поскольку любые процессы в элементах и системах протекают в определенных интервалах параметров

и нагрузок, выход за пределы которых может привести к

появлению дополнительных эффектов и механизмов отказов, что, естественно, вызовет искажение получаемых

результатов. С другой стороны, экспериментальные исследования остаются практически единственным источником достоверных сведений и исходных данных для

расчетов надежности и обойтись без них иногда просто

невозможно.
Перечисленные причины в ряде случаев при проектировании и исследовании надежности создают непреодолимые преграды и приводят к необходимости разработки

и использования новых, часто нетрадиционных методов. В
частности, для решения многих исследовательских и проектных задач в инженерной практике широко используются методы имитационного моделирования процессов и

систем, в том числе на электронных вычислительных машинах. При этом исследуется не сам технический объект,

а его физическая или математическая модель в виде алгоритма функционирования, отражающая все основные

существенные свойства и характеристики объекта. Основной целью имитационного моделирования является

получение новой информации о свойствах, характеристиках и поведении изучаемого реального технического

объекта.
Благодаря моделированию в ряде случаев удается оказаться от грубых допущений, применяемых при расчетах

надежности технических объектов. Вместе с тем моделирование дает возможность при минимальных затратах

предсказать результаты функционирования технических

объектов или технологических систем.
Математическое моделирование - процесс создания

имитирующей математической модели и ее использование

с целью получения сведений о реальном объекте. Математическое моделирование является альтернативой физическому моделированию, но у него есть ряд существенных

преимуществ: меньшие сроки на подготовку, значительно

меньшая материалоемкость (особенно при исследовании

крупногабаритных объектов), возможность выполнения

экспериментов на критических и закритических режимах,

которые привели бы к разрушению образца, и др.
Рассмотрим процесс моделирования сложной системы

[1, 2], представленный на рисунке 1.
Блоки 1,2,3 представляют операции по исследованию

одного варианта модели. Эти операции повторяются при

различных реализациях случайных процессов, образуя

внутренний цикл моделирования (цикл I). Процедура

выбора оптимального варианта моделируемой системы

(блок 4) управляет экспериментом путем изменения соответствующим образом вариантов модели. При этом

блоки 1,2,3 (внутренний цикл) охватываются цепями

обратной связи (цикл II). Связь 3-4-2 отражает адаптацию моделируемой системы. Связь 3-4-1 может возникнуть, если при оптимизации варьируется не только

модель системы, но и модель случайных воздействий,

рассматриваемых, например, как описание конфликтующей стороны.
Оценка результатов исследования вариантов модели

оказывается типовой операцией (цикл I), многократно

выполняемой как в динамическом цикле корректировки

модели (цикл III), так и в цикле оптимизации (цикл II):

любой метод поиска экстремума основан на сравнении

значений оптимизирующего показателя.
Таким образом, доминирующим в схеме (рисунок 1) является статистическое моделирование (цикл I).
В основе статистического моделирования лежит процедура, применяемая для моделирования случайных величин и функций, носящая название метода статистических испытаний (метод Монте-Карло) [4, 5].
--------------- page: 105 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
III
Рис 1. Процесс моделирования сложной системы
Общая схема метода Монте-Карло может быть записана в виде:
г
в = \ у(х)р(х)(1х *в= —^У(Хг),
(1)
Хгар(х)
Результат ищется как математическое ожидание некоторой случайной величины V, которая чаще всего является

неслучайной функцией случайной величины X, имеющей

распределение р(х). Нестрогое выражение «случайная

величина X имеет распределение р(х) » и запись Х = р(х)

означают для непрерывной случайной величины, что ее

плотность вероятности равна р(х); для дискретной случайной величины функцию р(х) надо понимать как функцию вероятности. Для дискретной случайной величины

интеграл (1) заменяется суммой Xу(х)р(х), в которой

суммирование осуществляется по всем возможным значениям X. Функция у(х) может иметь несколько аргументов, т.е. зависеть от нескольких случайных величин. В

таком случае запись (1) остается в силе, только интеграл

надо считать многомерным, X рассматривать как вектор, а

р(х) — как многомерную плотность (или функцию) вероятности. Приближенная оценка неизвестного математического ожидания, совпадающая с искомым результатом,

находится как среднее арифметическое результатов независимых опытов. Это отражено в правой части (1). По закону больших чисел среднее арифметическое сходится к

математическому ожиданию.
Литература
В каждом опыте разыгрывается реализация х случайной величины X (в ^-м опыте реализация х) в соответствии с распределением р(х) и вычисляется значение функции в виде у(х). Индекс ^ подчеркивает, что

для каждой ( -й) реализации процесса аргументы, составляющие вектор X, имеют свои случайные значения. Вычисленное очередное значение у(х<) добавляется к накапливаемой сумме у(х). На этом заканчивается очередной

опыт. После того как проведено М опытов, вычисляется итоговая оценка в виде правой части выражения (1).

Опыты повторяются до тех пор, пока дисперсия оценки в

не снизится до требуемой величины, зависящей от допустимой погрешности и коэффициента доверия.
Один опыт дает одну реализацию (одно выборочное

значение). Проводятся М опытов (испытаний), получается «статистический» материал (малая или большая выборка). Берется среднее арифметическое времени безотказной работы системы в качестве оценки надежности

системы. При необходимости можно построить закон распределения вероятностей случайной величины в виде соответствующей гистограммы.
Ввиду большого объема вычислений методы статистического моделирования реализуются, как правило, с помощью средств вычислительной техники.
Конечной целью расчета надежности технических устройств, а в частности систем регенерации, является, выявление оптимальных конструктивных решений и параметров, определение наиболее эффективных режимов

эксплуатации, стратегии текущего технического обслуживания и ремонтов.
1.
2.
СССР. Техническая кибернетика. — 1983. — №6. — С. 158—162.
--------------- page: 106 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
3.
4.
5.
необходимые решения для продления срока службы роторных экскаваторов
Милосердов Е.Е ., ст. преподаватель

Сибирский федеральный университет (Красноярск)
Как известно, роторные экскаваторы - сложная машина непрерывного действия, в которой насчитывается большое количество (многие сотни) больших и

малых элементов, каждый из которых имеет свой комплекс различных процессов, приводящих к отказам.
При этом разрушение и выход из строя одних элементов

оказывает значительное влияние на работоспособность

других функциональных узлов. Отсюда следует необходимость комплексности различных диагностических методов и средств для определения технического состояния

машины и формирования комплексов технологий по восстановлению работоспособности.
При этом совершенно выпадает из поля анализа электрооборудование, в том числе приводы, изоляция и контакты, смазка, канаты и крепёж.
С целью дальнейшего совершенствования контроля

технического состояния (КТС) и существующих диагностических технологий, повышения достоверности результатов для более точного определения ремонтных работ

планируется комплектация центров технической диагностики (ЦТД) современными приборами по диагностике (оценке технического состояния) электродвигателей

и генераторов, контролю состояния изоляции, экспресс -

анализу смазочных масел и другими.
Для реализации возможности без образцового метода

проведения металлографии в полевых условиях центр технической диагностики оснащается соответствующими переносными приборами. В ходе контроля технического состояния (КТС) экскаваторов решаются важные вопросы

контроля оборудования в целом.
Обычно при анализе результатов теплового контроля электрооборудования учитываются следующие факторы: температурное поле, токовая нагрузка и тепловая

энергия, излучательная способность поверхности.
Однако анализ возможности оценки технического состояния экскаваторов, результатов измерений основных

параметров оборудования, задаваемый нормативной и

технической документацией, показывает, что их явно недостаточно для обнаружения многих дефектов, выявленных в процессе эксплуатации, особенно на начальной

стадии развития.
Для их обнаружения необходимо больше фактического

материала - создание базы данных.
Для досрочного прогноза состояния оборудования

(что крайне необходимо в современных условиях эксплуатации) необходимо не только обнаружить дефект,

но и идентифицировать его (определить вид и величину),

так как разные дефекты имеют разные скорости развития.
В связи с нахождением производителей роторных экскаваторов за пределами РФ, а также в силу экономических причин, участие их в определении и отслеживании

технического состояния поставляемой в своё время техники носит нерегулярный, эпизодический характер либо

отсутствует вообще [1].
Поэтому необходимо восстанавливать техническое и

методологическое сотрудничество с данными предприятиями либо ставить соответствующие задачи перед ответственными изготовителями аналогичной или близкой

по классу техники.
На повестку дня выходит проблема широкого привлечения таких предприятий к технической поддержки, модернизации производственного оборудования, а также к

совместному формированию методической и нормативной

базы для определения и контроля фактического состояния

роторных экскаваторов.
Необходимым условием эффективной эксплуатации

техники в современных условиях является реализация

рациональных режимов ее нагружения. С одной стороны, техника должна обеспечивать высокую производительность, а с другой стороны - проявление пиковых

нагрузок, режимов холостого хода и тому подобных явлений, неблагоприятных с точки зрения надежности и ресурсосбережения, должно быть минимизировано. Кроме

того, для поддержания высокой технической готовности, с

учетом удаленности горных предприятий от заводов-изго-

товителей оборудования, желательно обеспечить достаточно точное прогнозирование остаточного ресурса рабочих агрегатов и узлов машин.
Учет отказов при эксплуатации оборудования роторного экскаватора ЭРШРД-5250 на Березовском разрезе

Сибирской угольной энергетической компании. Инструментом для выбора обоснованного универсального решения по выбору рекомендации режимов работы и назначению ресурсов техники может служить постоянный

мониторинг режимов работы оборудования в виде контроля нагрузок, регистрации отказов, на основании которого возможно:
печивающих служб;
--------------- page: 107 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
систем привода;
ческой эффектив-ности, в том числе коэффициенты использования и технической готовности;
исходя из паспортных данных;
истинной причиной отказа, исходя из изношенности того

или же иного узла.
В эксплуатации необходима организация специального

мониторинга [2].
Время наступления, тяжесть и место отказа формируется в отчетной документации обслуживающего персонала в виде журнала отказов. Данные по отказам в работе

по разрезу дают возможность отследить и составить гистограмму отказов оборудования в зависимости от срока

эксплуатации.
При работе роторного экскаватора ЭРШРД-5250 основные нагрузки испытывает не только металлоконструкция и рабочие органы, но и электрооборудование

приводов в виде электродвигателей. В случае отказа оборудования, его замены делается соответствующая запись.
Анализ отказов оборудования ЭРШРД-5250, произошедших со времени начала эксплуатации их в Сибирской угольной энергетической компании, выполненный с

точки зрения взаимодействия электроприводов с внешней

средой, показал, что значительная доля отказов связана с

факторами технического характера.
Количество отказов за весь период эксплуатации,

обусловленных взаимодействием элементов человек-машина, составляет 25—35 % для ЭР РШРД-5250, используемых на Березовском разрезе. Количество произошедших отказов, в результате взаимодействия основных

приводов с забоем, - 60—70 %, что обусловлено резким

перепадом нагрузок до начала взаимодействия с забоем и

во время экскавации.
Воздействие человеческого фактора на работу оборудования с последующим его отказом незначительно, это

обусловлено меньшей интенсивностью вмешательства

машиниста ЭР в работу.
Литература
Анализ потока отказов электрооборудования позволяет сделать следующие вывод: простейший характер потока отказов системы дает возможность исследовать её

надежность моделированием и простым суммированием

потоков отказов за определенный промежуток времени

эксплуатации.
Для продления срока службы имеющихся в парке Сибирской угольной энергетической компании (СУЭК) роторных экскаваторов необходимы новые методические

разработки, которые должны быть приняты к рассмотрению и внедрены в «Программу и методику испытаний

для роторных экскаваторов с истекшим сроком службы с

целью определения возможной их дальнейшей эксплуатации». Кроме того, материалы диссертационной работы,

возможно, использовать в учебном процессе, при выполнении курсовых и дипломных проектов по оценке надёжности горнодобывающей техники.
Необходимы исследования по моделированию и оценке

технического состояния узлов и систем роторного экскаватора, с помощью которых существует возможность определения критических нагрузок при текущем техническом состоянии роторного экскаватора. Для этого

необходимо внедрение:
тора, механизма разгрузочной консоли, формирования

движений и пространственного положения экскаватора и

его частей;
чины линейных и угловых скоростей работы органов экскаватора, производительности экскаватора, количества

горной массы, транспортируемой конвейерами, статических моментов от нагрузок при резании, усилий для

подъёма и опускания разгрузочной консоли, ветровой нагрузки, силы трения качения, пространственного положения рабочих органов экскаватора в забое, количества

срезаемой горной массы;
теля роторного экскаватора, опорных реакций на гусе-

нечных тележках, сопротивлений прямолинейному передвижению, величин тяговых усилий, сопротивлений

динамических нагрузок при движении роторного экскаватора.
1.
2.
состояний элементов механической и гидравлической систем карьерной оборудования. II редакция. - Москва

1989 г.
--------------- page: 108 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Увеличение эффективности эксплуатации транспортных средств

за счёт применения механизации производственного процесса
Минько Р.Н., аспирант
Самарский государственный университет путей сообщения
Транспорт связывает воедино все отрасли страны, обеспечивает непрерывность производства, и является

одной из главных инфраструктурных отраслей, наиболее

активно влияя на развитие страны.
Объем производства на промышленном транспорте

требует ускорения технического прогресса, увеличения

мощности всех технических средств, обновления основных фондов, улучшения их использования. Развитие

производства во многом формируется техническим прогрессом. Разработка и внедрение новейших конструкций

и механизмов, соответствующих требуемому современному уровню развития науки и техники ведёт к увеличению эффективности производства и обеспечивает механизацию производства.
Статистика свидетельствует, что 95 — 98% времени

нахождения материала на предприятии идёт на выполнение транспортно-складских и погрузочно-разгрузочных

работ. Этим объясняется их высокая доля в цене выпускаемой продукций [1].
Главным условием высокой эффективности труда является научно-технический прогресс. Он вносит существенную экономию труда работников за счет механизации

и автоматизации производства. При этом высвобожденные активы требуется направить на постройку заводов

и предприятий, увеличение эффективности производства.
Уровень механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских операций с развитием

контейнеризации значительно возрос. Современная стратегия развития транспортного комплекса предполагает

создание новых машин и механизмов, повышение уровня

механизации производства для обеспечения продукцией

необходимого качества с минимальными затратами.
Транспортировка грузов железной дорогой осуществятся полувагонами, контейнерами, специализированными вагонами. Нарушение ритма погрузочно-разгрузочных операций ведёт к увеличению времени простоя

вагонов и других транспортных средств.
Для перевозки металлической стружки используются

автомобили и цельнометаллические вагоны моделей 12—

515, 12—523, 12—726 грузоподъёмностью около 60 т [2].

Для сравнения: один час эксплуатации автомобиля ЗИЛ

6 т составляет 480 руб., Маз 10 т — 600 руб., суточная

аренда вагона составляет 1000 руб. Поэтому вопрос рационального использования транспортных средств очень

актуален.
Данная проблема существует на большинстве металлообрабатывающих предприятий. Для достижения поставленных целей требуется выработать комплекс мероприятий, направлениях на улучшение принципов
организации, методов планирования производства, внедрения новых технологических процессов; качественного

преобразования уровня проектирования и изготовления

механизмов.
Оптимизация запасов материалов — это одна из центральных проблем, стоящих перед предприятиями. Содержание запасов требует отвлечения финансовых средств,

использования значительной части материально-технической базы.
Ежедневный вывоз из металлообрабатывающих цехов

металлических отходов, хранение и перевозка для сдачи

неэкономичны, так как полезный объём бункеров и кузовов транспортных средств используется не в полной

мере. Необходимо измельчать вьющуюся стружку для

уменьшения объёма металлолома при складировании и

транспортировке металлических отходов для переплавки

на металлургические заводы (рис. 1).
Рис . 1. Большие объемы утилизируемой стружки
Ассортимент продукции выпускаемой с отходами металлической стружки обширен, и форма организации

производственного процесса на различных предприятиях

сильно различается. Наведя порядок на производстве, уже

сейчас практически без дополнительных затрат возможно

получить значительные объемы прибыли.
Экономические затраты, расходуемые на поддержание

потенциала предприятия увеличивают издержки, ослабляют заводы. Расширение производства, инновации, жесткость по отношению к монетарной политикой должны

стимулировать машиностроение и другие отрасли производства.
На Куйбышевской железной дороге в вагонных депо

утилизация отходов металлической стружки после обработки точением колёсных пар станком «Рафомет» производилась без измельчения и прессования объёмов
--------------- page: 109 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
стружки. Что требовало значительных затрат, а именно:

погрузка и выгрузка в кузова вагонов и автомобилей при

помощи кранов большого объёма и малого веса стружки.
В условиях ограниченных ресурсов требуются соответствующее обоснование, обстоятельные расчеты очередности и комплексности планомерного проведения

коренной реконструкции технических средств в соответствии с ростом производства, обслуживаемого транспортными цехами.
Автором предложено усовершенствовать технологию

утилизации металлических отходов вагонного депо путём

уменьшения объёмов стружки после токарной обработки

колёсных пар.
Вывоз металлической стружки из вагонного депо раз

в две недели уменьшит материальные затраты при транспортировке и сдаче вторсырья. Основой любого цеха или

участка служит производственный процесс, под которым

подразумевают организацию - совокупность технологии

и труда рабочих.
По предложенной технологии металлические отходы

производства перед транспортировкой измельчают путём

дробления на стружколоме (рис. 2).
Стружколом состоит из электродвигателя 1, ременной

передачи 2, редуктора 3, загрузочного бункера 4, вращающегося вала 5 со сменными ножами 6, подшипников 7,

накопительного бункера 8 (рис. 2).
1 4 Ж Л
Рис . 2. Схема стружколома
Рис . 3. Механизм изготовлен из вторично

использованного металла
Ввиду проводимых экономических преобразований

производство перешло на рыночные способы регулирования распределения ресурсов. Предприятия стремятся

приобрести наиболее недорогое и, как следствие, быстро-

окупаемое оборудование [3].
Существующая конкуренция в данном секторе привели

к разработке механизмов средствами предприятия.
Изготовление механизма предполагает малые затраты

и небольшой расход металла потому как, стружколом был

изготовлен из отходов производства вагонного депо, использование которого возможно ввиду малых оборотов и

нагрузок ведущего вала (рис. 4).
Рис . 4. Разборный стружколом (общий вид)
Принцип действия стружколома: металлолом загружается в приёмный бункер с установленными в нём ножами.

Оператор включает электродвигатель, приводящий через

ременную передачу в движение вал со сменными режущими ножами, которые дробят металлические отходы в

стружку.
Продолжительность измельчения составляет 25-30

сек. для стружки, получаемой при обработке одной

колёсной пары. Универсальная конструкция стружко-

лома позволяет проводить его сборку-разборку в течении

3-4 часов. Применение реверса изменяет направление

вращения ножей во избежание больших нагрузок и возможности поломок. Механизм не требует высокой квалификации рабочего персонала. Конструкция проста в эксплуатации, существует возможность его использования

как в помещении, так и на открытом пространстве. Контроль и управление стружколома осуществляется с трехтактного пульта при нажатии кнопки при визуальном

контроле натяжения шкивов, который контролируется

работником.
Центральное место в экономике занимают проблемы

организации производства и эффективность использования ресурсов. Проведённые расчёты показали возможность сокращения издержек за счёт уменьшения объёмов

стружки. Также уменьшилась площадь хранения, устранена необходимость использования полупустых вагонов

и других транспортных средств, вывозящих металлолом.

Известны случаи возврата вагонов грузополучателем
--------------- page: 110 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
ввиду несоответствия принимаемого металлолома требуемым характеристикам (большого объёма при малом

весе). Исключены сложности при погрузке-выгрузке (зацепы, малая подвижность) (рис. 5). Требования, предъявляемые к качеству существующих механизмов, ведут

к необходимости проведения испытаний, позволяющих

определить параметры надежности с целью оценки их соответствия требованиям эксплуатации.
тить в четырнадцать раз площадь складирования металлической стружки.
Годовой экономический эффект только от увеличения

коэффициента использования подвижного состава при

транспортировке стружки составил 95 тыс. рублей.
Благодаря проведённым исследованиям была выявлена закономерность между параметрами применяемых

конструкций, видом материала и скорость его разгрузки.

На этой основе создана программа (рис. 6) отображающая процессы, происходящие в емкостях хранения и

транспортировки.
Рис. 5. Измельченная стружка в накопительном бункере
По окончании испытаний стружколома был составлен

акт внедрения механизма. Самый распространенный показатель характеризующий инновацию - увеличение

производительности и экономия ресурсов.
Проведённые расчёты позволили сделать выводы о

высокой экономической эффективности созданной конструкции.
Внедрение аналогичных механизмов обеспечивает научно-технический прогресс и улучшает условия труда.

Проведённые исследования помогли в создании модели

поведения грузов в бункерах и кузовах транспортных

средств. Использование стружколома позволило сокраРис . 6. Программа, отражающая поведение

разгружаемого материала
В результате проведённой работы создана энерго-ре-

сурсосберегающая технология стимулирования разгрузки

слежавшегося материала. Программа и конструкция

стружколома защищены законодательством.
Литература
1.
наук, чл.-корр. Россельхозакадемии А.А. Артюшина. - М.: Колос-Пресс, 2002
2.
3.
Дмитриева.— М.: Транспорт, 1989
Сверлящие перфораторы с электрогидравлической системой

и логическим управлением
Митягина М. О., магистрант
Уфимский государственный авиационный технический университет
Перфорация является важным элементом при строительстве скважины и её эксплуатации, т.к. должна осуществлять качественную связь пласта коллектора со скважиной.

От качества проведения перфорации зависит создание оптимальных режимов эксплуатации, продолжительность
работы скважины, её дебит, обводненность продукции и

последующее безаварийное проведение различных гео-

лого-технических мероприятий и технологических операций. Способ перфорации обсадной колонны должен

обеспечивать создание перфорационных каналов, позво-
--------------- page: 111 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Рис . 1. Классификация перфораторов для проведения вторичного вскрытия пластов
Рис . 2. Основные свойства аппаратуры для вторичного вскрытия пластов
ляющих без осложнений длительное время и с полной отдачей эксплуатировать продуктивный пласт [1, с. 81].
В настоящее время существует два основных типа перфорации: кумулятивными зарядами и механические методы вскрытия колонн. Существует большое количество

типов механических перфораторов: сверлящие, прокалывающие, гидромеханические, пластические и т.д. На

рис. 1 [2, 3, 4, 5, 6] приведена классификация выпускаемых перфораторов для проведения вторичного вскрытия

пластов.
Основные параметры и характеристики перфораторов, определяющие выбор определенной модификации, приведены на рис. 2.
Для создания притока нефти в обсадной колонне и окружающем её цементном кольце против нефтеносного

пласта создают ряд отверстий, обеспечивающих сообщение между пластом и скважиной [7, с. 32].
Применяемая в настоящее время кумулятивная перфорация не обеспечивает совершенной гидродинамической

связи продуктивного пласта со скважиной. Это связано и с

высокими ударными нагрузками, температурой, неэффективностью срабатывания зарядов, что приводит к разрушению крепления скважины, её преждевременному обводнению.
--------------- page: 112 -----------
112
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 3. Сверлящий перфоратор для вторичного вскрытия нефте- и газоносных пластов:
1 - головка; 2 - электродвигатель; 3 - насос; 4 - гидроцилиндры фиксации; 5 - гидроцилиндр подачи бура;
6
10 - криволинейная направляющая; 11 - гидроаккумулятор
Наиболее продуктивно использование сверлящей перфорации. При таком вскрытии продуктивный пласт остается закрытым цементным кольцом (за исключением точки

вскрытия), а углубления в пласт для преодоления заколь-

матированной зоны практически нет [8].
Широкое применение сверлящей перфорации при проведении вторичного вскрытия пластов сдерживается в настоящее время отсутствием комплексных теоретических и

экспериментальных исследований в этой области. Недостаточный уровень проработки конструктивно-компоновочных схем обуславливает низкую производительность и

высокую аварийность работ. Жесткие требования, предъявляемые к габаритным показателям скважинных перфораторов, обуславливают необходимость использования

серийного и оригинального гидрооборудования высокой

компактности.
Недостаточный уровень проработки инженерных методик моделирования параметров и характеристик средств

перфорации обсаженных скважин также определяет актуальность и необходимость работ, посвященных проектированию сверлящих перфораторов.
Одним из наиболее перспективных вариантов решения проблем повышения качества и производительности работ, связанных с проведением перфорации в
обсаженных скважинах, представляется разработка многоразового сверлящего перфоратора с электрогидравли-

ческой системой и логическим управлением. Необходимо

провести аналитический обзор существующих схемных

решений конструктивно-компоновочных схем, разработать соответствующие принципиальные схемы, математические модели и методики расчета статических и динамических характеристик.
Компоновочная схема сверлящего перфоратора приведена на рис. 3.
Аппаратура состоит из скважинного прибора и наземных блоков управления, размещаемых в каротажной

станции или подъемнике. Электрогидравлическая система перфоратора обеспечивает высокие усилия фиксации сверлящего перфоратора в стволе скважины. Вращение бурового инструмента реализуется с помощью

гидромотора, что, в совокупности с высокими усилиями

фиксации перфоратора в скважине, обеспечивает независимость частоты вращения бура от нагрузки на нем и,

как следствие, более высокую производительность работ

и ресурс инструмента. В состав сверлящего гидроперфоратора входит гидроаккумулятор, который обеспечивает

расфиксацию аппаратуры при отключении питания от наземного модуля, таким образом, снижается вероятность
--------------- page: 113 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Рис . 4. Принципиальная гидравлическая схема сверлящего перфоратора:
1 - электродвигатель; 2 - насос; 3,6 - фильтры; 4 - датчик температуры; 5 - предохранительный клапан;
7,
давления; 10 - гидроаккумулятор; 11, 14 - обратные клапаны; 17, 18, 22, 31 - гидроцилиндры фиксации (2),

подачи бура и перфорации соответственно; 23 - датчик перемещения; 24 - гидромотор;
26 - датчик частоты вращения; 29 - дроссель; 34 - реле давлении; 35 - бак, 36 - контроллер
возникновения аварийных ситуаций и работ, связанных

с их последствиями, повышается производительность работы сверлящего перфоратора. Использование современной логической системы управления позволяет получать информацию о процессе перфорирования в режиме

реального времени.
Особенностью конструктивного исполнения сверлящего перфоратора является модульность конструкции,
обеспечивающая быструю перенастройку оборудования

для работы на скважинах различных размеров.
Принципиальная гидравлическая схема сверлящего перфоратора приведена на рис. 4.
В таблице 1 приведены основные технические характеристики разрабатываемого сверлящего перфоратора.
В результате, влияние масштабного фактора в сочетании с широким диапазоном изменения гидростатичес-
Таблица 1
Основные технические характеристики разрабатываемого сверлящего перфоратора
Технические параметры
Значения технических параметров
Максимальное рабочее давление, МПа
20
Максимальная рабочая температура, °С
120
Максимальное число сверлений за спуск
20
Потребляемая мощность, кВА
0,4
Габаритные размеры скважинного прибора, мм:
диаметр
120
длина
3500
--------------- page: 114 -----------
114 —да»„нцд
кого давления и температуры определяет сложный и не- сверлящего перфоратора. Уравнения математической
однозначный характер физических и гидродинамических
процессов, протекающих в проточной части при функ-
ционировании сверлящего перфоратора. Для описания
этих процессов разрабатывается математическая модель
Литература
1.
Г. Н. Филиди. - Тверь: АИС, 1998. - вып. 49.
2.
Ьйр^/з^шуЧесЬтсз.ш/аГлск/екйпсЬезИе-тазЬту-иёатодо-ьиёато-угазЬсЬаЫподо-^зМуа.
3.
■да^^.упидаз.ЬазЬпеЬш/гаг^рткз.зЫт!.
4.
гиз/са!а1од/радез/5511.Ыт1.
5.
тттд-епс.ш/к/кити1уа1лупу|-реГ0га1:ог/.
6.
ресурс]. - Режим доступа: Мф://^№^.а2ти1:-5ре.ш/1:еЬпо1оду/реНюг.Ыта.
7.
Сулейманов, К. А. Карапетов, А. С. Яшин. - М.: Недра, 1987. - 320 с.
8.
сурс]. - Режим доступа: Мф://^№№.та5кг5.ёопп1;и.еёи.иа/2006/ддео/51:аёпуик/НЬгагу/аг1;%2002.Ыт.
Разработка математической модели рабочего процесса

двухкамерного устройства для газовой листовой штамповки
Мусаев А. А., аспирант
Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия
Данная работа посвящена исследованию процесса горения в камерах. Целью исследований является определение степени повышения давления.
Схема камер сгорания устройства для газовой листовой штамповки представлена на рис. 1. Устройство

содержит две камеры сгорания 2 и 4, разделенные поршнем 3. Топливная смесь вначале поджигается в нижней

(первой) камере 2. В процессе горения топливной смеси

поршень 3 перемещается вверх и сжимает топливную

смесь в верхней камере 4. Рассмотрим изменение параметров газа в обеих камерах в процессе горения топливной

смеси в первой камере. Вследствие быстротечности процесса будем принебрегать теплообменом с окружающей

средой. Давление в верхней камере в рассматриваемый

период времени сравнительно невелико, поэтому деформация штампуемой заготовки мала и ею можно при-

небречь. Поэтому будем считать, что масса газа в верхней камере остается неизменной. Изменение давления

в нижней камере зависит от изменения доли сгоревшего

топлива во времени. После зажигания топливной смеси в

течение некоторого времени очаг горения имеет относительно небольшой объем. По мере расширения зоны горения повышается скорость выделения тепла, соответственно этому увеличивается интенсивность повышения

давления.
Таким образом, закон изменения давления в камере

в первую очередь определяется законом выгорания топлива. Для условий поршневых двигателей внутреннего

сгорания закон выгорания топлива предложен И. Вибе [1]

в следующем виде:
/ уп+1
, (1)
где X - доля сгоревшего топлива; - время полного сгорания топлива;
I - время; т - показатель характера сгорания; с -

постоянная.
Для определения постоянной с необходимо задать величину X в конце сгорания. Если условно считать, что в

конце сгорания, т.е. при I = , % = 0,999 , то из зависимости (1) следует, что с = -6,906.
Тогда уравнение выгорания принимает следующий вид:
--------------- page: 115 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
115
1 - корпус; 2, 4
Рис 1. Схема камер сгорания устройства для штамповки:

камеры сгорания; 3 - поршень; 5 - штампуемая заготовка; 6, 7 - свечи зажигания.
-6,908
Я
(2)
Дифференцируя эту зависимость, найдем выражение

для определения изменения доли сгоревшей топливной

смеси в единицу времени
й1
-6,908
(3)
А
(4)
к-1
бД»;
йт \ + ш
ттНит <1% к
У?с
^Р, —

йт к-1 <1т
(5)
Это уравнение определяет степень повышения давления

в первой камере в процессе горения топливной смеси.

Приведем к безразмерному виду уравнение (3)
— = 6,908(/я + \)ттГ6,Штт

Ат
(6)
Уравнения (5) и (6) в совокупности описывают изменение давления в первой камере в процессе горения топливной смеси.
Используя это уравнение, можно определить количество тепла, выделяющегося в единицу времени
йт Нтп

(Ьс
с1т
(7)
(8)
где ^ — количество теплоты; тг — начальная масса

газа в камере сгорания;
Нит — низшая теплота сгорания 1 кг горючего газа.

Используя эти уравнения, первый закон термодинамики получим следующие уравнения
Безразмерная величина Р* характеризует степень повышения давления.
т»*
где № — скорость поршня; тп — масса поршня; Р2 —

безразмерное давление топливной смеси во второй камере.
Р* =
2
а
(:1-хУ
(9)
где Уд — начальный объем первой камеры; и — соотношение начальных объемов первой и второй камер;

X — относительный (безразмерный) ход поршня; к — по-
Т1*
казатель адиабаты; Р 1 — безразмерное давление газа в

первой камере; тг — масса газа.
где а — постоянный коэффициент

Система уравнений (5), (6), (7), (8), (9) описывают изменение давления в обеих камерах в период горения топливной смеси в первой камере. Эти уравнения имеют безразмерный вид.
Анализ и решение системы уравнений показали, что

давление в первой камере в процессе горения топливной

смеси повышается в 5...6 раз, при этом давление топливной смеси во второй камере повышается в 6.7 раз.
Горение во второй камере устройства для штамповки начинается после подачи искры свечи зажигания
--------------- page: 116 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 2. Расчетная схема процесса:
1 - корпус; 2,4 - камеры сгорания; 3 - поршень; 5 - штампуемая заготовка; 6 - матрица; 7,8 - свечи зажигания.
7
щаться вверх, сжимая топливную смесь во второй камере.

Благодаря высокой температуре топливной смеси процесс горения в этой камере происходит значительно интенсивнее, чем в первой камере. Длительность процесса

горения составляет порядка 0,01 с. В процессе горения

топливной смеси вследствие интенсивного повышения

давления происходит также деформация штампуемой заготовки в полости матрицы. Поэтому в начальный период

горения объем второй камеры с одной стороны уменьшается, за счет перемещения поршня вверх, с другой

стороны увеличивается за счет деформации заготовки.

Через некоторый промежуток времени под действием

давления продуктов сгорания, образующихся во второй

камере, поршень останавливается, а затем начинает перемещаться вниз. При этом объем второй камеры увеличивается как за счет деформации заготовки, так и за счет

перемещения поршня.
Закон изменения давления во второй камере определяется следующим уравнением
^к (Мп ^
«Ж, к -1
&
к
(10)
ниями:
д.1
дХ
(11)
, (12)
й1 Л А 21
где тг — начальная масса горючего газа во второй

камере; Нит — низшая теплота сгорания 1 кг горючего

газа; т — показатель характера сгорания; — длительность процесса горения во второй камере.
^=-р1^+р1^

(11 (11 (11
(13)
где — площадь поперечного сечения поршня; X —

относительный (безразмерный) ход поршня; И — начальная высота второй камеры; Vз — объем, образующийся вследствие деформации заготовки.
Величина давления во второй камере существенно зависит от перемещения поршня. Запишем уравнение движения поршня
ах
д.1
■ =
^ у с11 к-1 Л ,
где Р2 — давление во второй камере; V2 — текущий

объем второй камеры; — количество теплоты, выделяющейся во второй камере; 12 — работа, совершаемая

газом.
Количество теплоты, выделяющейся во второй камере

в единицу времени, определяется следующими уравне-
(14)
(15)
Л тп
где V — скорость поршня; тп — масса поршня; X —

ход поршня;
Р — давление в первой камере.
Из этих зависимостей видно, что перемещение и скорость поршня зависят от давлений в первой и во второй

камерах. В период горения во второй камере параметры

газа в первой камере изменяются по политропическому

закону.
Закон изменения давления в первой камере в период

горения топливной смеси во второй камере
--------------- page: 117 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
117
1
1 + ах
(16)
где к - показатель адиабаты.
Система уравнений (10)—(12), (13)—(15), (16) в совокупности описывает закон изменения давления во второй

камере в период горения в ней топливной смеси. Анализ

и решение этих уравнений показал, что в результате сгорания топливной смеси давление в этой камере повышается в 3...4 раза в зависимости от параметров штампуемой

детали. Учитывая, что в период горения топливной смеси

в первой камере давление топливной смеси во второй камере повышается в 6.7 раз, можно заключить, что общая

степень повышения давления во второй камере составляет 18.28. Это дает возможность штамповать стальные

детали толщиной до 3 мм.
Литература
1.
Влияние электроискровой подгонки на распределение электрических полей

в пленочном резисторе
Нагаев А. А., аспирант
Марийский государственный технический университет (г. Йошкар-Ола)
Современный уровень развития радиоэлектронной промышленности способствует широкому применению

различного рода микросхем для разработки электронных

устройств. Несмотря на тенденцию перехода от дискретной элементной базы в сторону интегральной, резисторы и элементы на их основе (различные резистивные

датчики) продолжают составлять весомую долю на рынке

радиоэлектронных компонентов. Так, на 2006 год объем

пассивных компонентов в общем объеме мирового рынка

составил 70%, а доля резисторов на рынке пассивных

компонентов составила 15,7% [1]. Кроме того, резисторы

нашли свое применение в интегрированном исполнении

в составе резистивных сборок, гибридных интегральных

микросхем.
Одной из проблем производства резистивных элементов является точность изготовления. Толстопленочная технология изготовления способна обеспечить допустимое отклонение сопротивления резистора

± 10—40 %, а тонкопленочная ± 5 —10 %. Требования

к точности и функциональности радиоэлектронных устройств непрерывно возрастают, наряду с этим повышаются требования к точности пассивных компонентов.

Таким образом, возникает необходимость в высокоточных резисторах с допустимым отклонением порядка 1-0,01%. Для обеспечения требуемой точности

сопротивления прибегают к различным способам корректировки сопротивления. В технической литературе

операция корректировки сопротивления обозначается

термином «подгонка».
Существует множество различных способов подгонки,

если классифицировать их по принципу воздействия на

сопротивление резистора, то получим 4 группы способов:
1)
2)
свойств;
3)
4)
Конструктивные способы подгонки заключаются в том,

что на стадии разработки предусматриваются дополнительные конструктивные элементы резистора. После изготовления, подгонка сводится к добавлению или шунтированию подгоночных секций к основной секции

резистора.
Способы, основанные на изменении электрофизических свойств, используют, как правило, тепловую

энергию различных воздействий: лучей лазера, электронного пучка; импульсов тока пропускаемых через резистор;

электроискрового воздействия и т. д.
Изменение геометрических размеров применяется

для подгонки резисторов в сторону увеличения сопротивления и заключается в уменьшении толщины пленки по

всей площади или выборке участка резистивной пленки

с помощью различных воздействий, таких как: механических; распыление материала потоком частиц или локальным нагревом (лучом лазера, электроискрового дугового разряда и т.д.); химическим травлением.
Зачастую изменение геометрических размеров резистора сопровождается изменением электрофизических

свойств резистивной пленки и наоборот. Так, например,

при лазерной подгонке резистора с удалением материала,

возникает тепло-пораженная зона по периметру лазерного реза. Материал в этой зоне имеет микротрещины

из-за нагрева энергией лазера, и структура материала

становится аморфной и хаотичной. У материала будет наблюдаться изменение электрических характеристик, которые зависят от многих факторов: параметров лазерного

луча, распределения тепла, от вида пленки, подложки и

обработки поверхности материала [2]. Таким образом,

многие способы подгонки оказывают комплексное воздействие на резистивную пленку.
--------------- page: 118 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис 2 Структурная схема системы измерения потенциала:
А - амперметр; Е - источник стабилизированного напряжения; К - пленочный резистор; V - цифровой вольтметр
Технологические способы подгонки опираются на изменение режимов изготовления пленочных резисторов

(например, использование повторного вжигания толстопленочных резисторов) и нанесение дополнительных слоев.
Способы подгонки характеризуются множеством параметров, основными являются точность подгонки, производительность подгонки, величина послеподгоночного

дрейфа сопротивления, влияние на температурный коэффициент сопротивления (ТКС) и т. д.
Принцип электроискровой подгонки (ЭИП) заключается в создании разности потенциалов между резистивной

пленкой и разрядным электродом, расположенным над ней,

достаточной для пробоя воздушного зазора (0,5—2,5 мм,

в зависимости от режима подгонки). В зависимости от

частоты высоковольтных импульсов У возникает дуговой

разряд (У = 10 — 20 кГц) или разряд дискретного вида

(У = 0,05 — 3 кГц) [3]. Виды разрядов приведены на рис. 1.

Дуговой разряд применяется для подгонки резистора в

сторону увеличения сопротивления и может протекать

с нарушением или без нарушения целостности пленки.

Применение разряда дискретной формы позволяет осуществлять подгонку резистора в сторону уменьшения сопротивления в среднем на 10—15 % на начальном этапе

подгонки, при дальнейшей подгонке изменение сопротивления приобретет положительную направленность.

Разряд дискретной формы протекает без разрушения резистивной пленки.
Скорость и точность ЭИП управляются с помощью

варьирования параметров электроискрового разряда:

амплитуды и длительности разрядных импульсов, частоты их следования, длительности пачки импульсов, величины разрядного тока. Применение внешних условий

протекания разряда так же способно привести к изменению динамики подгонки, например, использование диэлектрической маски с отверстием требуемого размера

для локализации области подгонки на резисторе и защиты

соседних элементов от повреждения электроискровым

разрядом способно уменьшить скорость подгонки и как

следствие повысить ее точность [4].
ЭИП может быть включена как во вторую группу способов, так и в третью, потому что она способна оказывать

воздействие на электрофизические свойства и геометрические размеры резистивной пленки. Помимо высокотемпературного воздействия на резистивную пленку в

области эрозии, при прохождении электроискрового разряда через резистивную пленку протекает разрядный ток,

что в свою очередь может вызвать структурные преобразования в пленке подобно электроимпульсной подгонке.
--------------- page: 119 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Рис . 3. Устройство для сканирования резистивной пленки:
1,2 - микрометрические винты; 3 - направляющая для вертикального перемещения щупа; 4 - координатный
столик; 5 - сканируемый образец.
Рис . 4. Внешний вид подложки резисторного блока Б19М-2
Таким образом, возникает необходимость оценки состояния резистивной пленки после ЭИП, для определения

вклада различных процессов, приводящих к изменению

сопротивления.
Для оценки воздействия ЭИП на резистивную пленку,

было измерено распределение электрического потенциала по поверхности прямоугольного резистивного элемента до и после подгонки. Схема измерения распределения потенциала приведена на рис. 2.
Соединение с контактными площадками резистора

осуществлялось пайкой. К контактным площадкам резистора прикладывалось стабилизированное напряжение 1 ± 0,0001 В. Величина напряжения выбрана, исходя из соображения минимизации мощности, выделяемой

на резисторе, чтобы избежать его нагрева и исключить влияние температурного коэффициента сопротивления, а так

же из соображений удобства и наглядности представления

результатов. Ток, протекающий через резистор, измерялся с помощью амперметра А, в качестве которого применялся универсальный цифровой вольтметр В7-35. Измерение напряжения в точках на поверхности резистора,

осуществлялось с помощью вольтметра V. При измерении потенциала в точках на поверхности резистивной

пленки использовался универсальный цифровой вольтметр

В7-40. Внутреннее сопротивление, данного вольтметра

10 ± 0,1 МОм, таким образом, при сканировании пленочных резисторов сопротивлением до 100 кОм влиянием

вольтметра на распределение потенциала при измерении
можно пренебречь. Перемещение пленочного резистора

вдоль осей, условно показанных на схеме, осуществлялось координатным столиком 4 (рис. 3), расположенным

на одном основании со штативом, на котором крепится

система вертикального перемещения измерительного

щупа 3. Подложка с пленочным резистором 5 фиксируется на поверхности координатного столика, перемещение которого осуществляется вращением микрометрических винтов 1, 2. Минимальный шаг координатного

стола по осям 0х, 0у - 10 мкм. В качестве измерительного

щупа, использовалась стальная игла. Усилие прижатия

щупа к поверхности пленки оставалось неизменным в

процессе сканирования, таким образом, считаем, что контактное сопротивление также оставалось неизменным и

не влияло на результаты измерений.
В качестве объекта исследования использованы отбракованные подложки резисторных блоков Б19М - 2 номинальным сопротивлением 10 кОм (рис. 4). Технология

изготовления резисторного блока - толстопленочная, резистивный элемент изготовлен из пасты на основе оксида

рутения. Для подгонки резисторов использовался автоматизированный комплекс для изучения ЭИП резисторов

«Искра-10А»; омметр типа Щ34; контактное приспособление для ЭИП.
Для представления результатов сканирования построены графики эквипотенциальных линий в прямоугольной системе координат (рис. 5), где по оси абсцисс

отложена длина I, а по оси ординат ширина резистивной
--------------- page: 120 -----------
120
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 5. График распределения потенциала в прямоугольном пленочном резисторе до подгонки (слева)

и после ЭИП в сторону увеличения сопротивления (справа)
пленки Ь. Левый график содержит распределение потенциала в резистивной пленке прямоугольного резистора

до подгонки. Эквипотенциальные линии, построенные

на нем, параллельны оси ординат и отстоят друг от друга

на практически одинаковое расстояние. Таким образом,

можно заключить, что резистор подвергнутый сканированию не содержит существенных дефектов в структуре

пленки, несущественное отклонение эквипотенциальных

линий, может являться результатом незначительных дефектов в пленочной структуре, возникших в процессе изготовления, погрешностью позиционирования измерительного щупа, загрязнением поверхности пленки.
Распределение потенциала по резистивной пленке

после подгонки приведено справа на рис. 5. Подгонка осуществлялась в режиме сканирования, то есть в режиме

целью которого является определение кинетики подгонки

при различных параметрах электроискрового разряда, а

не достижение требуемого значения сопротивления. Подгонка осуществлялась по центру резистивного элемента,

параметры подгонки: частота — 3 кГц; длительность импульсов — 100 мкс; амплитуда импульсов — 4 кВ; количество импульсов в пачке — 25. Начальное сопротивление резистора Н0 = 9,7159 кОм, сопротивление после

подгонки Кх = 11,1744 кОм, относительное изменение сопротивления 8 = 15,01 %. По графику распределения потенциала по поверхности пленки видно, что эквипотенциальные линии искривлены с прогибом в направлении

центральной части резистора, таким образом, токовые

линий смещены к краям формы резистора. По смещению

токовых линий к краям резистора делаем вывод, что проводимость пленки в зоне эрозии уменьшается, но не исчезает полностью, в отличие от лазерной подгонки. Изменение сопротивления резистора главным образом

происходит из-за процессов, протекающих в зоне эрозии,

на их фоне незаметен вклад вносимый изменениями, вносимыми другими процессами.
Таким образом, можно сделать вывод, что для моделирования воздействия ЭИП нельзя полностью использовать принцип моделирования лазерной подгонки, так

как пленка подверженная электроискровому воздействию

без разрушения пленки не теряет свойств электропроводности.
Литература
1.
водства / А. Мышаев, Н. Пратусевич, Ю. Санкин, В. Уткин // Электронные компоненты. — 2007.— №3. — С.

138-140.
2.
СойЬш М-01/02, Сегтапу, 2002.
3.
итогам н.-и. работ Мар. гос. техн. ун-та. — Йошкар-Ола, 23 — 25 марта 2001. Секц.3 Радиофизика, техника,

локация и связь./ Мар. гос. техн. ун-т. — Йошкар-Ола, 2001. — С. 97 — 109.
4.
зисторов методом электроискровой подгонки / А.А. Нагаев, В.Н. Леухин // Вестник МарГТУ. Серия «Радиотехнические и информационные системы.» — 2008 — №2 — С. 63 — 67.
--------------- page: 121 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
^Р^-моделирование потоков регионального промышленного кластера
Нигмедзянова Е . С ., аспирант
Казанский государственный технический университет им .А .Н. Туполева
Количество информации и проблемы, возникающие

при ее сборе, обработке и анализе заметно увеличиваются с ростом размеров организации. Региональный

промышленный кластер, включающий в себя широкую

сеть поставщиков, производителей, потребителей, элементов промышленной инфраструктуры, исследовательских институтов и образовательных учреждений, взаимосвязанных в процессе создания добавочной стоимости

содержит множественный поток неструктурированной

экономической информации. При этом информационный

обмен участников кластера, создание информационного

обеспечения всех его процессов, является важным механизмом обеспечения эффективного взаимодействия всех

участников кластера в процессе достижения его экономических целей.
Рассматривая процесс выпуска продукции региональным промышленным кластером на основе процессного подхода и учитывая формулировки стандарта 180

9000:2000 [1], мы определяем следующие основные процессы:

процесс);

цесса производства (процесс первого уровня);

водства (процесс первого уровня);

цесс создания наукоемких технологий производства и

подготовки высококвалифицированных профессионально

направленных кадров (процесс первого уровня);

делением «владельца» процесса — ответственного лица

(процесс второго уровня);

из процессов высших уровней регионального промышленного кластера (процесс второго уровня).
Категориально, все процессы регионального промышленного кластера делятся на «основные» и «вспомогательные». К основным процессам регионального промышленного кластера отнесем те, через выходы которых

проходит производимый кластером конечный продукт или

его компоненты, вспомогательные процессы включают в

себя параметры функционирования основных процессов

(управление, мониторинг, документирование и т.д.). Владельцу процесса, имеющему все необходимые ресурсы и

полномочия для совершения процесса, должны быть выделены и установлены показатели эффективности процесса (в том числе экономические), адекватно отражающие его динамику. Кроме того, все отклонения от

нормального течения процесса, выявляемые в ходе мониторинга, должны фиксироваться и рассматриваться как
база для совершенствования с учетом экономической целесообразности корректировки процесса.
В рассматриваемом нами аспекте инфологического

моделирования основными параметрами исследуемых

процессов являются все виды потоков, обеспечивающих

функционирование процессов, необходимые для этого

информационные ресурсы и их динамичное изменение.

Опишем материальные и информационные потоки регионального промышленного кластера посредством ^Р^

^а!а Р1о^ ^^адгатттд) модели [2].
Целью приводимой методологии ^Р^ — моделирования является преобразование общих знаний и требований к потокам данных регионального промышленного кластера в по-возможности точные определения

за счет интеграции потоков данных, хранилищ и процессов в единую систему обмена информации. Традиционно, ^Р^-диаграммы являются также средством построения системы документооборота для более наглядного

отображения текущих операций, а функциональная декомпозиция системы описывается посредством ГОЕР моделей, позволяющих описать структуру, параметры и

характеристики производственно-технических и организационно-экономических систем. Однако, на наш взгляд,

жестко регламентированная методология ГОЕР моделей

не достаточно четко может отразить особенности динамичного функционирования регионального промышленного кластера. В пользу использования ^Р^-нотации, говорит также и то, что изначально, ГОЕР создавались как

средство проектирования систем в целом, а ^Р^-диа-

граммы для проектирования программных автоматизированных систем, потому они имеют специфику набора элементов (так например, хранилища данных есть прообраз

базы данных, внешние сущности — входные параметры

и т.д.), что обуславливает легкость переноса проектируемой модели на программно-аппаратную платформу.

Также в имеются ссылки на некоторую логическую незавершенность ГОЕР, а именно обрыв модели на некотором

достаточно низком уровне при невозможности детализации, а наличие мини-спецификаций ^Р^-процессов

нижнего уровня (вплоть до каждого процесса каждого исполнителя) позволяет построить полную функциональную

спецификацию разрабатываемой системы. Кроме того, в

настоящее время существуют специфические СА8Е-инс-

трументы, позволяющие преобразовать иерархию ^Р^ в

структурные карты, демонстрирующие межсистемные и

внутрисистемные связи, что является основой проектирования информационной системы.
Моделируемый объект рассматривается как некоторое

произвольное подмножество, где количество и тип процессов выделяется согласно аспекту построения модели

и определенным границам моделируемой системы. Диа
--------------- page: 122 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис. 1. ^Р^-диаграмма потоков регионального промышленного кластера
граммы потоков данных (^Р^) являются средством моделирования необходимых функциональных компонент

ранее выделенных процессов регионального промышленного кластера и изображаются в виде сети потоков

данных, демонстрирующих, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявляют

отношения между процессами [3]. Согласно описанию [4]
основными компонентами диаграммы потоков данных являются внешние сущности, системы или процессы, хранилища данных, потоки данных. Источники информации,

как внешние сущности, порождают и переносят информационные потоки между процессами регионального промышленного кластера. В свою очередь, процессы преобразуют или создают новые потоки данных и отправляют
--------------- page: 123 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
их к хранилищу данных или к внешним сущностям - клиентам процессов.
Для рассматриваемого в данной работе аспекта моделирования необходимо выделить и оценить управляющие

и материальные потоки функционирования регионального промышленного кластера. Представление потоков

в виде стрелок совместно с хранилищами данных и внешними сущностями делает модели ^Р^ более похожими

на физические характеристики системы - движение объектов, хранение объектов, поставка и распространение

объектов (рис.1).
Интегративный процесс функционирования регионального промышленного кластера предполагает поиск

способов координации мониторинга и оценки потоков с

учетом специфики производства.
Замкнутый цикл функционирования кластера через

цепочку параллельных и последовательных процессов

предполагает исходным - процесс «сбыт», где начальная

точка - подготовка информации о заказчиках и перспективах сбыта продукции, оценка перспективных рынков

с учетом технологического потенциала регионального

промышленного кластера. Затем посредством процесса

«наука и образование» происходит выбор технологии

производства готового продукта при соблюдении международных стандартов, при необходимости НИОКР разрабатываются новые технологии производства, также этим

процессом осуществляется подбор специалистов-про-

фессионалов для осуществления выхода готового продукта.
Литература
Параллельно с описанным процессом функционирует

и процесс «поставка», осуществляя выбор и работу с поставщиками, реализуя планы по закупке сырья и материалов, оперативности снабжения и обеспечения наличия

необходимых ресурсов для запуска сырья в производство.
Функционирование процесса производства является

зависимым от результатов предыдущих процессов и осуществляется в зависимости от типа производства - потокового, проектного, вспомогательного (производство

узлов и комплектующих), итог процесса «производство»

готовый продукт, поступающий на склад. Процесс сбыт

является также и конечным в цепочке процессов, завершающим процессом движения всех внутрикластерных потоков, конечная его цель - предоставление готового продукта клиенту регионального промышленного кластера и

послепродажное обслуживание заказчиков. Также к его

функциям относится маркетинговая деятельность промышленного кластера, результаты которой обеспечивают будущую деятельность и эффективность работы, как

кластера, так и региона в целом.
Разработанная на основе нотации ^Р^ диаграмма потоков регионального промышленного кластера демонстрирует как объекты потоков перемещаются между основными процессами регионального промышленного

кластера, обеспечивая оптимальный способ описания и

создавая основу организации автоматизированного информационного обмена между процессами и построения

информационного обеспечения регионального промышленного кластера.
1.
2.
N 5-6, с. 75-78.
3.
урд.ш.
4.
№11 2006
исследование возможности расширения марочного сортамента

легкообрабатываемых сталей
Никитин М. С, ассистент; Рябов А.В ., кандидат технических наук, доцент

Южно-Уральский государственный университет (г. Златоуст)
Последние тенденции в области экологии металлургической отрасли легли в основу критериев поиска

альтернативы традиционным компонентам, улучшающим обрабатываемость стали резанием. Однако изготавливаемые на данный момент автоматные стали

имеют и ряд других существенных недостатков [1], которые, с одной стороны, неизбежно приводят к усложнению технологии сталеплавильного производства, и
данный вопрос, безусловно, требует продуманного решения, а с другой стороны, обозначенный круг проблем

обусловлен прежде всего физико-химическими свойствами самих легирующих добавок, повышающих уровень обрабатываемости, что препятствует устранению

причин возникновения негативных явлений и ограничивает ряд предпринимаемых мер лишь попытками нивелировать их последствия.
--------------- page: 124 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
В течение многих лет при выборе материала для операций металлообработки предпочтение отдается свинцовистым сталям и их заменителям с висмутом, селеном и

теллуром вследствие их повышенного уровня обрабатываемости. Ограничение применения токсичных элементов

для улучшения обрабатываемости металла является серьезной проблемой для всех областей техники. Например,

в металлургии и машиностроении главным вопросом остается улучшение обрабатываемости сталей без реализации их легирования упомянутыми компонентами, ведь

обрабатываемость резанием является одной из основных

технологических характеристик, определяющей темпы

наращивания производства машиностроительных предприятий в целом.
По мнению авторов, наиболее приемлемым и в то же

время эффективным способом решения проблем, возникающих при выплавке легкообрабатываемых сталей, который позволяет избежать дорогостоящих операций термической обработки и кардинальных преобразований в

отработанной технологии производства, является применение альтернативных легирующих элементов. На основании проведенного анализа термодинамических свойств

химических элементов и оценки усложнения технологии

металлургического передела в связи с их применением

был сделан вывод о том, одним из таких потенциальных

заменителей может стать олово.
В связи с этим в настоящей работе проводится оценка

потенциала легирования стали оловом для улучшения ее

обрабатываемости резанием. В ходе данных исследований

планируется изучить поведение предлагаемого компонента в ходе выплавки стали и провести сравнительную

аналогию с традиционными легирующими элементами,

улучшающими обрабатываемость. В частности, будет

рассмотрено усвоение и распределение олова по высоте

слитка, а также его влияние на санитарно-гигиенические

условия труда производственного персонала.
В настоящее время в машиностроительном производстве широкое применение нашли конструкционные

легированные стали, для которых характерно возникновение ряда некоторых сложностей в процессе механической обработки. Поэтому в качестве объекта для исследований выбрана марка 30Х, являющаяся характерным

представителем этого класса. Для того чтобы избежать

усложнения технологии выплавки стали олово использовали в чистом виде. С целью уменьшения влияния сопутствующих примесей на результаты эксперимента для

легирования применяли металл квалификации «ЧДА» согласно ТУ 6—09—2704—88.
Выплавка стали производилась в лабораторной индукционной печи. В качестве плавильной емкости использовались высокоплотные корундовые тигли с добавкой двуокиси титана. В силу того, что рабочее пространство печи

имело специфичные геометрические размеры, к исходным

материалам предъявлялись строгие требования по фракционному составу. Размер кусков подбирался таким образом, чтобы получить оптимальную насыпную плотность
в периферийной зоне и тем самым избежать образования

настыли металла на стенках тигля в ходе оплавления верхних слоев шихты. В противном случае сформировавшийся адсорбированный слой будет препятствовать нормальному ходу ведения процесса, негативно влиять на его

электрический режим и в конечном счете может спровоцировать значительные потери мощности на ванне, что

приведет к свариванию шихты вместо ее расплавления.
Для того чтобы снизить вероятность растрескивания

тиглей в результате перепада температур, исключить непредвиденные потери металла и увеличить скорость его

расплавления применялся их предварительный подогрев

с навесками шихты в печи сопротивления. С целью максимального уменьшения риска образования трещин и

более равномерного прогрева исходных материалов использовали ступенчатый нагрев с выдержкой при двух

основных пороговых температурах. Затем тигель с содержимым помещали в индукционную печь, после чего

производили присадку олова и начинали процесс расплавления. В дальнейшем выплавленные слитки подвергали высокотемпературной деформации, которая заключалась в ковке металла с последующим охлаждением на

воздухе. Процесс проводили минимум в два этапа, добиваясь получения круглого профиля заготовки, чтобы облегчить последующее изготовление образцов для проведения исследований.
После завершения всех технологических операций с

целью определения усвоения предлагаемого легирующего элемента проведен химический анализ стали. Для

того чтобы оценить равномерность распределения олова

по объему металла, с каждой заготовки были отобраны

три пробы, соответствующие различным по высоте участкам: верхней, средней и нижней частям слитка. Номинальный химический состав полученных образцов по высоте слитка представлен в таблице 1.
Результаты проведенного химического анализа проб

подтвердили сделанное ранее предположение о том, что

олово, обладая оптимальной с точки зрения процесса легирования стали плотностью, практически равномерно

распределяется по всему объему металла. Кроме того, на

основании полученных данных для трех выплавленных образцов сделан вывод о том, что степень усвоения олова

металлическим расплавом может достигать 99%. Объяснением последнего явления служит тот факт, что в процессе выплавки стали олово не окисляется, не испаряется

автономно и не образует летучих соединений. С одной

стороны, это частично связано с тем, что по своему химическому сродству к кислороду данный металл относится

к группе химических элементов, обладающих сродством

к кислороду меньшим, чем железо, и вследствие этого

почти полностью остающихся в стали в растворенном состоянии [2]. С другой стороны, олово обладает высокой

температурой кипения, значительно превышающей рабочие температуры сталеплавильных процессов, и имеет

низкую упругость пара, что препятствует его свободному

испарению с поверхности расплава.
--------------- page: 125 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 1
Химический состав стали
Обозначение
пробы
Химический состав, масс. %
С
Мп
51
Р
5

Сг
Мо
Си
5п

0,29
0,57
0,31
0,031
0,025
0,22
1,02
0,18
0,21
0,05

0,29
0,57
0,31
0,030
0,024
0,22
1,02
0,18
0,21
0, 05

0,29
0,57
0,31
0,030
0,024
0,22
1,02
0,18
0,21
0,05

0,30
0,55
0,35
0,031
0,025
0,23
0,99
0,17
0,22
0,10

0,30
0,55
0,35
0,030
0,024
0,23
0,99
0,17
0,22
0,10

0,30
0,55
0,35
0,030
0,024
0,23
0,99
0,17
0,22
0,10

0,30
0,63
0,34
0,033
0,025
0,21
1,03
0,19
0,20
0,15

0,30
0,63
0,34
0,032
0,024
0,21
1,03
0,19
0,20
0,16

0,30
0,63
0,34
0,032
0,024
0,21
1,03
0,19
0,20
0,15
Примечание: А, Б, У — отображение места отбора пробы: верхняя, средняя и нижняя части слитка соответственно
В то же время параллельно с операциями химического

анализа проводилось изучение микроструктуры стали. С

этой целью из каждой отобранной по высоте пробы были

изготовлены шлифы, которые отправляли на электронно-

зондовый анализ. Исследования проводились на базе системы «1пса» компании «Ох!огй 1п51штеп15». Для изучения

структуры металла применялся электронный микроскоп

с автоматизированным управлением зондом и функцией

анализа с привязкой к изображению. Один из типичных

снимков структуры металла показаны на рисунке 1.
В теле крупных комплексных соединений, имеющих

округлую форму, хорошо различимы участки небольших

размеров, выделяющиеся на фоне окружающего изображения своим цветовым тоном. По итогам спектрального

анализа выявлено, что эти обнаруженные частицы, входящие в состав других неметаллических включений, которые в данном случае представлены сульфидами и окси-

сульфидами, в свою очередь являются сочетанием третьих,

еще более различающихся по своим свойствам компонентов — оксидов хрома и мелкодисперсных включений
олова размером с десятые доли микрометра. Важнейшей

особенностью химических свойств частиц металлов таких

малых размеров является их высокая реакционная способность, обусловленная повышенной склонностью к

атомному обмену, адсорбции на различных поверхностях и

к образованию поверхностных связей с другими адсорбирующимися частицами. Они имеют высокую реакционную

способность и легко вступают в реакции с различными соединениями. По всей вероятности, это и обусловливает

осаждение олова совместно с некоторыми окислами на

подложке из сульфидов.
В автоматных сталях, легированных свинцом, висмутом и их сочетаниями с серой, слабодеформированные

сульфиды выступают в роли подложки для осаждения на

них частиц отмеченных металлов. При этом подчеркивается, что такие комплексные включения являются наиболее благоприятными для процесса механической обработки [3]. По итогам завершающей фазы исследований

удалось выяснить, что при определенных обстоятельствах

могут создаваться условия и для осаждения олова на поРис. 1. Мелкодисперсные частицы олова в стали 30Х
--------------- page: 126 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
добных подложках. Следственно, можно ожидать, что в

этом случае уровень обрабатываемости металла резанием

будет выше, чем при наличии в структуре стали отдельных

дисперсных частиц олова.
Стоит также отметить, что сульфиды в присутствии альтернативного легирующего элемента по-прежнему сохраняют свою глобулярную форму. При увеличении содержания в металле таких включений ослабевает

адгезионное взаимодействие между обрабатываемым материалом и режущим инструментом, в результате чего

уменьшается интенсивность износа последнего и шероховатость поверхности конечной детали, а, следовательно,

улучшается обрабатываемость стали [3].
Одним из важнейших преимуществ олова по отношению к традиционным легирующим элементам, повышающим показатели обрабатываемости резанием, является крайне малая токсичность данного металла. Значение

предельно допустимой концентрации в воздухе рабочей

зоны и ориентировочно безопасного уровня воздействия для чистого олова на сегодняшний день не установлено. Таким образом, легирование легкообрабатываемых

сталей оловом должно способствовать значительному
Литература
улучшению экологической обстановки металлургического

производства за счет снижения агрессивности вредных

выбросов в окружающую атмосферу ввиду полного исключения из состава стали высокотоксичных компонентов

и соединений на их основе.
В силу ряда своих термодинамических свойств олово в

процессе выплавки стали не подвергается окислению и не

испаряется, а также не образует каких-либо летучих соединений, выделяющихся в атмосферу рабочей зоны, в

результате чего его усвоение полиметаллическим расплавом может достигать достаточно высоких значений. К

тому же данный химический элемент обладает плотностью

близкой по значению к плотности жидкой стали и в итоге

довольно равномерно распределяется по сечению слитка.
Таким образом, применение предложенного компонента позволит более рационально использовать материальные средства и в некоторых случаях уменьшить себестоимость стали за счет снижения расхода легирующих,

так как при определении необходимого количества добавочных материалов заранее исходят из их повышенной

против требуемой массы с учетом предполагаемых потерь

окислением и испарением.
1.
ский. - М.: Металлургия, 1977. - 248 с.
2.
3.
лург. - 2005. - № 6. - С. 59-62.
Анализ процесса литья алюминия в кристаллизаторе с подвижным дном
Одинцов М В , аспирант

Сибирский федеральный университет
Слитки различных сечений (круглые, прямоугольные)

отливаются методом полунепрерывного литья, сущность которого заключается в непрерывной подаче

жидкого металла в специальную водоохлаждаемую изложницу (кристаллизатор) с подвижным дном, роль которой выполняет подвижный поддон, перемещающийся

в вертикальном направлении (рис. 1).
Скорость опускания поддона подбирается так, чтобы

слиток не застывал по всему сечению, а образовывалась

бы поверхностная корочка. Дальнейшая кристаллизация

слитка происходит при охлаждении его поверхности

водой. Литье прекращается при достижении слитком

заданной длины, и затем процесс повторяется вновь.
Литейные машины для полунепрерывного литья

(МПЛ) слитков состоят из двух основных узлов: кристаллизатора и механизма перемещения поддона, который монтируется в колодце. Для вертикального полунепрерывного литья различают кристаллизаторы двух
типов - высокие и низкие. У высоких кристаллизаторов

высота Н в несколько раз больше диаметра ^ слитка, и

охлаждение в них происходит через стенку - мягче, чем при

резком охлаждении водой. Применяются такие кристаллизаторы для литья слитков из сплавов, склонных к тре-

щинообразованию при быстром охлаждении водой. Высота же низких кристаллизаторов Н не превышает 1,50

и поэтому слитки в них охлаждаются не только через

стенку, но и водой, подаваемой на слиток по выходе

ее из кристаллизатора. Корпус кристаллизатора изготавливают из меди или твердого алюминиевого сплава.
Для литья слитков над кристаллизаторами устанавливается распределительная чаша с поплавками; частично перекрывая патрубок, из которого подается

жидкий металл, они регулируют его уровень в кристаллизаторе. Скорость литья тем больше, чем меньше сечение отливаемого слитка. Например, при литье слитков

диаметром 125 мм скорость составляет 180 - 200 мм/
--------------- page: 127 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
127
Рис 1. Схема полунепрерывного литья:
1 - кристаллизатор; 2 - жидкий металл; 3 - ковш-дозатор расплава; 4 - слиток; 5 - поддон;

6 - направляющая колонка; 7 - подвижный стол.
мин; при диаметре слитков 360 мм она снижается до

60 — 70 мм/мин [ 1].
При достижении слитком заданной длины прекращается подача металла, а затем и воды, убирается литейная

чаша с поплавками и отодвигается в сторону стол с

кристаллизаторами, а отлитые слитки извлекаются из

колодца тельфером. Затем слитки подаются на линию отрезки концов, а при необходимости разрезаются на части.

Длина отливаемого слитка лимитируется ходом поддона.

Для литья слитков длиной до 3 м получили распространение машины с гидравлическим или винтовым приводом,

а для слитков большой длины (до 8 м) широко применяются тросовые или цепные машины. Механизм перемещения стола оснащается двумя электродвигателями:

один для рабочего хода, а второй для подъема слитков

вверх со значительно большей скоростью, чем при литье, -

до 8000 мм/мин. Скорость перемещения поддона регулируется механически (вариатором или сменными

шкивами) и электрическим регулируемым приводом с

двигателем постоянного тока.
Полунепрерывное литье слитков, обеспечивающее

получение продукции высокого качества при низких затратах и высокой производительности, в настоящее

время является основным способом разливки сплавов в

производстве первичного и вторичного алюминия и их

сплавов.
При производстве слитков на его поверхности могут

образовываться различные дефекты: трещины, несли-
тины (частичное затвердевание открытой поверхности

слитка), ликвационные наплывы (при завышенной скорости литья не успевает образовываться поверхностная

твердая корочка и легкоплавкие составляющие выдавливаются на поверхность слитка). С увеличением размеров

слитка указанные дефекты появляются чаще, что обусловливает необходимость механической обработки слитков

перед их обработкой давлением (экструзия, прокатка).

Поэтому практически постоянно ведется поиск мер, позволяющих отливать слитки высокого качества, не требующие механического воздействия. Для достижения

этой цели используется литье круглых и плоских слитков

в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК), принцип

работы которого заключается в том, что при подаче тока

в кольцевой индуктор возникающее электромагнитное

поле сжимает металл и препятствует его вытеканию

из кристаллизатора. Высоту индуктора выбирают так,

чтобы граница жидкой и твердой фаз на боковой поверхности слитка находилась примерно на уровне его середины, и практически она составляет 25 — 80 мм в зависимости от размеров слитка.
Практически ЭМК используется для литья круглых

слитков диаметром от 260 мм и выше, а также плоских

слитков толщиной 290 — 450 и шириной 1250 — 2080

мм и выше. Частота питающего индуктора тока может

быть равна 50 Гц при литье круглых слитков, а при литье

плоских на промышленной частоте возникает трудноустранимая вибрация, и поэтому приходится прибегать к по
--------------- page: 128 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
вышенной частоте, что усложняет и удорожает стоимость

литья [2].
Основное преимущество метода литья в ЭМК заключается в отсутствии физического контакта на любой

стадии процесса между кристаллизатором и слитком, а

также в подаче воды непосредственно на поверхность, что

исключает образование ликвационных наплывов; а наличие столба жидкости над кристаллизующимся слитком

предотвращает образование неслитин, а также исключает

механическую обработку слитков и связанную с этим потерю металла. Кроме того, применение ЭМК позволяет

повысить скорость литья на 10—30 %.
Анализ процессов кристаллизации показал, что дальнейшее повышение качества слитка можно достигнуть, подобрав оптимальную глубину границы твердой

и жидкой фаз металла. Для этого необходимо использовать технологию ультразвукового зондирования, которую

можно проиллюстрировать на работе ультразвукового

толщиномера (УТ).
Принцип работы всех УТ заключается в измерении

времени прохождения ультразвукового импульса очень

высокой частоты через материал объекта контроля. Частота таких ультразвуковых импульсов значительно превышает границы слышимости человеческого уха и составляет в целом от 1 до 20 миллионов циклов в секунду,

в то время как предел слышимости человеческого уха составляет 20 тыс. циклов в секунду. Эти высокочастотные

импульсы генерируются и принимаются устройством, называемым ультразвуковым преобразователем, который

преобразует электрическую энергию в механические колебания и наоборот. Ультразвук, который используется

в промышленной диагностике, плохо распространяется

в воздухе, поэтому при контакте преобразователя с объектом контроля необходима контактная среда (контактная

жидкость), роль которой могут выполнять такие вещества,

как пропиленгликоль, глицерин, вода или масло [3, 4].
Большинство УТ используют эхо-импульсный метод

измерения. Эхо-импульсный метод заключается в том,

что ультразвувуковые волны, генерируемые преобразователем, проникают в объект контроля и, отражаясь от противоположной поверхности объекта контроля, возвращаются обратно в преобразователь. Прибор очень точно

измеряет временной интервал между посылкой импульса

и приемом эхосигнала (рис. 2). Этот интервал может составлять лишь несколько миллионных долей секунды.

Если толщиномер настроен на определенную скорость

ультразвука в материале объекта контроля, он рассчитывает, используя данный временной интервал, толщину

объекта контроля по следующей формуле (1):
где I - толщина объекта контроля;
V
роля;
Т - время прохождения ультразвуковой волны до отражающей поверхности и обратно
Важно отметить, что скорость ультразвука в материале

объекта контроля является основным параметром расчетов. В различных материалах ультразвук распространяется с различной скоростью, а скорость распространения

ультразвука в одном и том же материале в значительной

степени зависит от температуры материала. Таким образом, всегда необходимо настраивать ультразвуковой

толщиномер на скорость ультразвука в конкретном материале. Точность измерения будет зависеть от точности

проведения настройки прибора.
Теоретически толщина любого конструкционного материала может быть измерена при помощи ультразвука.

УТ могут использоваться для контроля объектов из металлов, пластмасс, керамики, композитов, эпоксидных

смол и стекла. С помощью ультразвука также можно изРис 2. Схема работы толщиномера:
1 - цифровой толщиномер; 2 - объект контроля; 3 - звуковая волна;

4 - ультразвуковой датчик.
--------------- page: 129 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
мерять уровни жидкости и толщину биологических образцов. С помощью ультразвука нельзя измерить лишь

толщину деревянных, бумажных и бетонных объектов, а

также изделий из пенопласта. Ультразвуковое измерение

толщины в реальном масштабе времени или в процессе

протекания технологических процессов также возможно.

Ультразвуковыми средствами можно измерять толщину

слоев или покрытий в многослойных материалах.
УТ состоит из генератора импульсов/приемника, логических схем управления и синхронизации, вычислительных схем, дисплея и источника питания. Генератор

импульсов, управляемый микропроцессором, подает на

преобразователь импульс возбуждения. Ультразвуковой

импульс, генерируемый преобразователем, проникает в

объект контроля. Эхосигналы, отраженные от противоположной или внутренней поверхности объекта контроля,

принимаются преобразователем, преобразуются в электрические сигналы и подаются для обработки на усилитель

приемника. Логические схемы управления и синхронизации, также управляемые микропроцессором, синхронизируют работу генератора и выбирают эхосигналы, не-
Литература
обходимые для измерения интервала времени. После

получения эхосигналов схема синхронизации точно измеряет интервал времени, соответствующий прохождению

ультразвукового импульса до отражающей поверхности

и обратно в объекте контроля, и обычно повторяет этот

процесс несколько раз, чтобы получить стабильное усредненное показание. После этого микропроцессор использует это значение интервала времени вместе с информацией о скорости звука и сдвиге нуля, сохраненной в ПЗУ,

для расчета толщины. Полученное в результате расчетов

значение толщины затем отображается и периодически

обновляется на дисплее. Показания толщины могут быть

также сохранены во внутренней памяти толщиномера или

переданы на принтер или регистратор данных.
Большинство ультразвуковых измерений толщины

выполняется одним из четырех типов преобразователей

(контактным, с линией задержки, иммерсионным и раздельно-совмещенным). Каждый тип преобразователя имеет

преимущества и ограничения.
Для выбора оптимального типа ультразвукового преобразователя необходимы дополнительные исследования.
1.
М.: Металлургия, 1988.
2.
ский. - М.: Высш. шк., 1974.
3.
4.
интенсификация теплообмена в пружинно-винтовых каналах
Пантелеева Л.Р., кандидат технических наук, старший преподаватель

Академия управления «Татарский институт содействия бизнесу» (г.Казань)
Интенсификация конвективного теплообмена и связанные с ней задачи экспериментального и теоретического исследований приобретают в настоящее время

значение самостоятельной, важной и быстро развивающейся области учения о теплообмене. Актуальность этой

проблемы определяется стремлением к повышению интенсивности работы теплообменных устройств в сочетании с желанием сократить затраты энергии и добиться

максимальной компактности при минимальной материалоемкости.
В настоящее время доля теплообменного оборудования в структуре производств различных отраслей промышленности РФ, в том числе и энергетике, составляет

порядка 70%.
Анализ конструктивного оформления теплообменного

оборудования показал, что в промышленной практике в

большинстве случаев используются теплообменные аппараты с гладкотрубными тепловыми элементами. Они
отличаются низкой эффективностью теплообмена, значительными габаритами, а также высоким уровнем морального и физического износа (до 80%), вследствие длительного срока их эксплуатации (более 30 лет).
Эта проблема наблюдается в целом ряде важных отраслей промышленности, в том числе в пищевой, медицинской, химической и нефтехимической, а также в

тепловых сетях и источниках энергоснабжения, среди которых ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС.
Одним из путей решения проблемы интенсификации

процесса теплообмена является создание малогабаритной теплообменной аппаратуры большой единичной

мощности с интенсифицированными тепловыми элементами, глобальная реконструкция и модернизация существующего парка теплообменного оборудования. Это становится особенно актуальным в условиях неуклонного

роста цен на сырье, энергоносители, металл и прочие материалы.
--------------- page: 130 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 1. Фрагмент кольцевого пружинно-винтового канала
Рис 2. Фрагмент пружинно-винтового канала типа «конфузор-диффузор»
Известно [1,2], что для обеспечения высокой теплоэнергетической эффективности и надежности работы

энергетических установок, теплообменного оборудования весьма перспективным является использование

закручивающих устройств, выполненных в виде локальных, непрерывных или периодически расположенных завихрителей, винтового оребрения с различной

формой выступов, спиральных накаток, проволочной навивки и др.
К конструкциям современного типа закручивающих

устройств относятся и теплообменные элементы в виде

пружинно-винтовых каналов [3—5], которые могут применяться в теплообменных аппаратах гравитационного и

ротационного типов.
Поверхность предложенных теплообменных элементов выполнена из проволоки в виде тугой пружины,

витки которой жестко скреплены (рис. 1, рис. 2).
Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются известные теплообменные элементы в

виде труб с винтовой накаткой или с пружинными вставками из проволоки, установленными в проточной части

каналов [2]. Недостатками применения интенсификаторов

в виде винтовой накатки, как известно, является их повышенное гидравлическое сопротивление, снижение прочности на продольный разрыв, вызванный образованием

концентраций напряжений при пластической деформации

стенки теплообменного элемента в процессе накатки выступов. Применение пружинно-винтовых каналов является, на мой взгляд, более эффективным, поскольку они

отличаются развитой теплообменной поверхностью, потери на гидравлическое сопротивление в таких каналах

небольшие в связи с тесным расположением выступов [1],

а также в них не возникает нарушения контакта выступа

с поверхностью нагреваемой трубы, что наблюдается при

использовании пружинных вставок.
Выполнение теплообменного элемента в виде кольцевого пружинно-винтового канала (рис.1) производится путем навивки проволоки заданного диаметра на

оправку требуемого диаметра круглой трубы с последующей лазерной сваркой по внешним периметру стыкам

пружинной навивки (в случае ее неразъемного варианта),

либо пайкой свинцом по внешнему периметру стыков

(температура плавления — 327,4°С) или оловом (температура плавления — 232°С) в целях оплавления спаев для

разведения витков пружины и чистки внутренней проточной части каналов от накипи (механическим путем или

промывкой раствором).
Выполнение теплообменного элемента в виде пружинно-винтового канала типа «конфузор-диффузор»

(рис.2) производится путем навивки проволоки заданного

диаметра на разъемную профильную оправку, состоящую

из элементов конфузора и диффузора, соединенных на

резьбе. После навивки оправка извлекается из внутренней

части теплообменного элемента, и предварительно подготовленные конфузорно-диффузорные элементы монтируются на цилиндрическую оправку (диаметром, равным

отверстию перехода конфузора в диффузор) и свариваются лазерной сваркой по внешнему периметру стыков

пружинной навивки. Технология изготовления возможна

и путем навивки проволоки на выплавляемый стержень

(метод «по выплавляемым моделям») с последующей лазерной сваркой стыков пружинной навивки.
Изготовление предлагаемых пружинно-витых каналов

может быть легко автоматизировано и организовано на

выпуск труб с широкой номенклатурой их диаметров и

толщины стенок.
Выполнение теплообменного элемента в виде пружинно-винтового канала обуславливает существенную

интенсификацию теплообмена за счет закрутки потока,

причем уровень интенсивности закрутки формируется и
--------------- page: 131 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
поддерживается винтовыми элементами на всем протяжении канала, а также процесса разрушения пристенного подслоя за счет регулярной шероховатости теплообменной поверхности.
Наличие спиральных выступов на наружной поверхности пружинно-винтовой трубы обеспечивает эффект

внешнего оребрения, что увеличивает площадь теплообменной поверхности в 1,5...1,7 раз. Развитая теплообменная поверхность рассматриваемого теплообменника

обуславливает интенсификацию теплообмена при умеренном росте потерь энергии на прокачивание теплоносителя и позволяет существенно снизить длину проточной

части канала, а значит, и уменьшить капитальные затраты

на изготовление теплообменного элемента.
Использование в теплообменной аппаратуре предлагаемых пружинно-винтовых элементов обусловливает

двухсторонний эффект интенсификации, как со стороны

внутренней, так и наружной поверхности. Кроме того,

предлагаемый вид теплообменных элементов позволит

создавать аппараты с плотно упакованным пучком труб,

там, где не представляется возможным использование

оребрения наружной поверхности труб.
Дополнительным и весьма важным обстоятельством,

обуславливающим необходимость использования рассматриваемых теплообменных элементов, является снижение скорости солеотложений и накипи на стенках канала, так как периодические обновления пограничного

слоя препятствуют осаждению загрязнений внутри рабочих элементов.
Следует отметить, что использование каналов кон-

фузорно-диффузорного типа является одним из перспективных способов интенсификации теплообмена, основанных на организации течения теплоносителя под

действием различных неоднородностей давления. При этом

развитие поверхности используется не только для простого

увеличения теплового потока, но главным образом для создания в потоке благоприятной гидродинамической обстановки, способствующей интенсификации теплообмена. В

[6—8] показано, что интенсивные вихреобразования, генерируемые в диффузорных участках, уносятся потоком и

полезно используются в конфузорных участках. В конфу-

зорных участках используется также эффект увеличения

скоростей пристенных слоев жидкости. Известно [6], что

теплосъем в конфузорно-диффузорных каналах с оптимальными геометрическими характеристиками при Ке» 105

увеличивается на 70% по сравнению с гладкой трубой при

равных потерях на гидравлическое сопротивление. С целью

повышения теплоэнергетической эффективности таких каналов предложена конструкция пружинно-винтового канала с конфузорно-диффузорными элементами (рис. 2).
Таким образом, использование предложенных теплообменных элементов с проведением исследований тепломассообменных процессов в таких элементах представляется, на мой взгляд, весьма актуальным и перспективным.

Разработанный математический аппарат гидродинамики и

теплообмена при течении жидкости в пружинно-винтовом

канале кольцевого типа [5] позволит установить основные

тепло- и гидродинамические закономерности течения в

таком канале, а также послужит базой для разработки методов инженерного расчета современной теплообменной

аппаратуры, использующей теплообменные элементы

указанного типа.
Литература
1.
ческий обзор) // Теплофизика высоких температур. 2003. Т. 41. № 4. С. 587—633.
2.
Энергоатомиздат, 1996. 304 с.
3.
Р28^11/04. Теплообменный элемент: заявка №2006143517/22 от 07.12.2006. Опубл. 27.04.2007. Бюл. №12.
4.
лообменный элемент: заявка №2007107173/22 от 26.02.2007. Опубл. 10.07.2007. Бюл. №19.
5.
при течении жидкости в пружинно-винтовом канале// Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Энергетика-2008: инновации, решения, перспективы». В 5 кн.; Кн. 1 «Теплоэнергетика». — Казань: КГЭУ, 2008. С.88—92.
6.
КГТУ, 1999. 176 с.
7.
С.74 — 76.
8.
«труба в трубе» с вращающейся поверхностью «конфузор-диффузор». Дисс. ... канд. техн. наук. — Казань, 2005.

116 с.
--------------- page: 132 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
разработка методики автоматической идентификации промышленных изделий

на основе анализа методов маркировки
Орлов А. А., доктор технических наук; Провоторов А.В ., студент; Астафьев А.В., студент

Муромский институт (филиал) Владимирского государственного университета
В статье показана актуальность маркировки промышленных изделий. Проведены описание, анализ и сравнение методов маркировки изделий. Выявлены основные характеристики, позволяющие оценить возможность применения методов в трубопроводной промышленности. Составлена схема работы системы автоматической идентификации изделий с учетом особенностей рассматриваемого предприятия.
Маркировка сегодня является неотъемлемой частью

производства. Информация, наносимая на продукцию, служит для ее индивидуализации и идентификации, а также может содержать различного рода дополнительные сведения. Основными целями использования

маркировки является идентификация, контроль потока объектов, сортировка, автоматизированная обработка, определение степени опасности. Перечисленные

цели могут быть взаимосвязаны, например, для контроля

потока объектов необходимо идентифицировать в нем

каждый объект. Автоматизированная технология идентификации, основанная на маркировке, обеспечивает точность, экономию средств, возможность трассировки и

наличие информации, необходимой для управления процессом производства.
В настоящее время на ОАО «Выксунский металлургический завод» (далее ОАО «ВМЗ») существует задача

разработки и внедрения технологии маркировки, обеспечивающей достоверную и оперативной идентификацию

объекта в потоке при наличии помех, механических повреждений, загрязнений и произвольном расположении

идентифицируемого объекта (в частности трубопроводного изделия).
Целью работы является определение метода маркировки и разработка технологии (методики) и системы достоверной и оперативной идентификации трубопроводной

продукции в условиях производства на ОАО «ВМЗ».
1.
Опыт мировой и в частности российской промышленности показывает, что в настоящее время наиболее востребованными и часто используемыми методами маркировки изделий являются следующие методы.
Метод ударно-точечной гравировки иглой основан на

механическом воздействии на маркируемую поверхность

изделия заостренного стержня (иглы), изготовленного

из сверхтвердого сплава. Игла размещена внутри специальной рабочей головки и совершает колебания под действием давления сжатого воздуха.
Лазерная маркировка состоит в модификации поверхности маркируемого материала под воздействием лазерного излучения. Изменение его оптических, химических

или геометрических свойств вследствие локального разогрева, плавления и частичного испарения обуславливает
высокую степень разрешения лазерной маркировки при

минимальном термомеханическом воздействии на маркируемое изделие.
Электрохимическая маркировка основана на протекании электрохимических реакций в среде электролита

при воздействии электрического тока низкого напряжения, при которых изображение с трафарета переносится на токопроводящую поверхность маркируемого изделия.
Результатом таких реакции является либо изменение

цвета поверхности изделия, либо изменение рельефа поверхности на глубину от 2-6 мкм до 0,2 мм в случае травления изделий из мягких металлов.
Каплеструйная маркировка представляет собой нанесение на товар условных обозначений, штрих-кодов с

использованием нестираемых чернил. Маркировка проводится бесконтактным способом, когда продукт передвигается по конвейерной ленте, при этом не происходит

прямого контакта с продуктом [1].
Каждый из описанных методов имеет как свои преимущества, так и недостатки. Для их сравнения необходимо

выделить основные характеристики, которые качественно

оценивают данный метод и имеют большое значение в

рамках промышленного производства.






маркировки.



Из проведенного системного анализа вытекают следующие выводы.
Рассмотренные методы могут быть использованы для

внедрения на производстве системы автоматического отслеживания деталей, благодаря высокой стойкости, про-

слеживаемости и качеству нанесения. Наиболее полно

этим критериям соответствует метод лазерной маркировки. Метод каплеструнной маркировки в отличие от

остальных поддерживает несколько цветов нанесения

обозначений, что повышает степень распознаваемости

изделий.
--------------- page: 133 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
С точки зрения экономичности производства, наиболее

важны такие характеристики, как высокая скорость нанесения, низкая стоимость внедрения и потребление расходных материалов. Метод лазерной маркировки в данном

случае выделяется благодаря высокой скорости и отсутствии расходных материалов, но уступает остальным методам в стоимости внедрения.
Таким образом, исходя из потребностей ОАО «ВМЗ»

по идентификации трубопроводной продукции наиболее

оптимальным методом маркировки является метод каплеструйной маркировки с использованием штрих-кода,

наиболее соответствующий предъявленным требованиям.

В выбранном методе в качестве распознаваемого элемента используется штрих-код или штриховой код.
2.
Штриховой код — знак, предназначенный для автоматизированных идентификации и учета информации о товаре, закодированной в виде цифр и штрихов.
Проведем обзор наиболее популярных типов штрихкодов для оценки их применимости в условиях рассматриваемого производства:
Штрих-код ЕАN / ЫРС. Каждому продукту назначается уникальный 13 цифровой номер, или 8 цифровой

номер для небольших по размерам товаров, например,

пачки сигарет.
Штрих-код Iп^еНеаVей 2 о! 5 (ГГР). Это высокоплотный, с изменяемой длиной, только цифровой штрихкод. Его обычно применяют в тех областях, где требуются

очень большие номера и уникально обозначенные упаковки.
Штрих-код СойаЬаг. Это один из наиболее безопасных кодов и часто применяется для маркировки образцов крови и т. д. Имеет изменяющуюся длину.
Штрих-код Сойе 39. Один из первых разработанных

для нанесения штрих-кодов, наиболее часто используется

в розничной торговле. 44 символа могут быть закодированы, включая числа и все прописные буквы.
Штрих-код Сойе 128. Это высокоплотный буквенноцифровой код, который использует полный набор символов из 128 А8СП. Он подразделяется на три комплекта

символов, А, В и С. Используемый только в цифровой

форме (Комплект С), штрих код чрезвычайно компактный [2].
Двухразмерные 2й-коды (штрих-коды). Многие 2ё-

коды были разработаны для того, чтобы упаковать больше

закодированных данных на ту же площадь, которую занимает одноразмерный штрих-код. Один из наиболее популярных Р^Р417, может вместить 2000—2003 символов

на место, занимаемое одноразмерным штрих-кодом, содержащим 20 символов.
Таким образом, наиболее оптимальным для рассматриваемого производства является штрих-код ЕАN / ^РС.

Это универсальный код, признанный стандартом в Европе

и Америке.
3.
идентификации изделий
Рассмотрим основные элементы систем автоматизированной идентификации изделий на предприятиях. В

общем виде можно выделить следующие элементы.
1.
2.
код. Таким устройством также может быть видео-камера.
3.
кода.
4.
мации в процессе идентификации.
5.
данных.
Особенности рассматриваемого производства, а

именно неровная форма изделий, предполагает внесение

изменений в технологию идентификации, которая предусматривает нанесение штрих-кода на ровное неподвижное

изделие, которое затем регистрирует сканирующие устройство. В частности, трубопроводные изделия имеют

круглую форму, что затрудняет транспортировку в неподвижном состоянии. Возможны перекаты с последующим

изменением положения нанесенного штрих-кода, что делает затруднительным или невозможным считывание информации.
Предложенная методика основана на следующем. Выходом из данной ситуации, является нанесение штрихкода в двух местах на диагонально противоположных сторонах изделия. Для повышения вероятности успешной

идентификации также следует увеличить размеры штрихкода и установить дополнительный сканер на этапе считывания. Дополнительный сканер необходимо установить

перпендикулярно расположению первого. Это обеспечит

наибольшее покрытие поверхности детали. Общая схема

процесса идентификации изделия с внесенными изменениями показана на рисунке 1.
Все данные подходы обеспечивают достоверную и оперативную идентификации рассматриваемой продукции

при наличии помех, механических повреждений, загрязнений и произвольного расположения объекта в потоке

производства.
Заключение
В ходе проведенного исследования были рассмотрены

и проанализированы технологии маркировки. Для осуществления поставленной задачи на рассматриваемом

предприятии выбрана технология каплеструйной маркировки с использованием штрих-кода.
Выполнен анализ методов штрих-кодирования промышленных изделий по выбранным характеристикам.

Анализ дал возможность выбрать оптимальный метод

штрих-кодирования, позволяющий эффективно проводить идентификацию изделий в рассматриваемых условиях производства — это штрих-код стандарта ЕАN / ^РС.
--------------- page: 134 -----------
134
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 1. Общая схема системы автоматической идентификации изделий
Выделенные методы скорректированы для уста-
новленных условий производства для получения на-
ибольшей эффективности от внедрения системы ав-
томатической идентификации изделий. Разработана
Литература
1.
изделий. - М.: ТД Металлов ЛТД, 2005.-104 с.
2.
Перспективы применения режущих инструментов

с СМП российского производства
Иванов В .В ., доктор технических наук, профессор; Пряжникова А. А., аспирант

Тульский государственный университет
В условиях современного машиностроения РФ при механической обработки все более широкое применение

находят инструменты зарубежного производства. С одной

стороны, такая практика широко используется во многих

странах мира. Однако, если такое положение дел не исправить, то наше государство может оказаться в полной зависимости от зарубежных поставщиков инструментов. А это

может подорвать экономическую безопасность страны.

Особенно негативно последствия этого отразятся на военно-промышленном комплексе. Тем не менее, в настоящее время наметилась положительная тенденция, способная исправить сложившуюся ситуацию. Так, основной

производитель отечественных твердосплавных СМП ОАО

«Кировградский завод твердых сплавов» (КЗТС) провел

коренную реконструкцию их производства на базе современного технологического оборудования [3]. Несмотря на
это, сложившийся у потребителей стереотип низкого качества отечественных СМП, сдерживает их широкое применение, что препятствует оперативному решению проблемы импортозамещения инструментов. Во многом это

также зависит и из-за отсутствия детальных технологических рекомендаций по рациональному их применению,

которыми сопровождают свою продукцию зарубежные

производители, например, руководство СогоСшёе фирмы

Запёик Соготап! [2]. Однако разработка полноценных

отечественных рекомендаций применительно к СМП производства КЗТС достаточно длительна и трудоемка. Тем

не менее, на первых порах, очевидно, можно воспользоваться возможностями СогоСиЫе, адаптировав их для

отечественного аналога СМП путем введения поправочного коэффициента. Для этой цели необходимо провести

сравнительные стойкостные испытания. Некоторые ре
--------------- page: 135 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 1
Результаты сравнительных испытаний
Производитель

(год изготовления)
Форма СМП
Сплав
V, м/

мин
Путь резания,

м
Время работы,

мин
Износ задней поверхности, мм
мктс
(1985)
2008-0422
(ТРМК160304)
МС 3210

(М15-М20)
160
2911
18
0,19
2008-0493
(ТРМК160312)
180
6123
34
0,17
КЗТС
(2005)
ТNММ160408
МС146-Н
(М25)
107
2712
25
0,30
(2009)
МЧМС 080408-К2
ТС40РТ
(М25)
183
3024
16
0,20
8апйу1к-МКТС
(2008)
СNМС 120412-48
СТ25
(М20)
169
4341
26
0,19
8апё’у1к Соготап!

(2007)
^NМС150408-РМ
СС4235
(М35)
175
1494
9
0,16
МИзиЫзЫ СагЬЫе

(2007)
8NМС 120404-МА
Ш735
(М35)
155
1529
10
0,20
1зсаг
(2008)
СNМС 120408^К
1С 9250

(М05-М20)
221
3157
15
0,28
зультаты таких испытаний, полученные в условиях лаборатории резания Тульского государственного университета, приведены в таблице 1.
Эксперименты проведены при непрерывном продольном точении заготовок из коррозионно-стойкой

стали марки 08Х18Н10Т (область применения М по классификации ИСО) с глубиной резания 1=0,5 мм, подачей

8=0,21 мм/об без применения СОТС. Малая глубина резания позволила пренебречь влиянием главного угла в

плане ф и использовать СМП различной геометрической

формы с соответствующими им резцовыми державками.

При этом, применяли СМП из твердых сплавов, изготовленные в разное время различными производителями.
Из полученных результатов видно, что СМП нового

поколения производства ОАО «КЗТС» по своей износостойкости вплотную приближаются к своим зарубежным

аналогам. Интересно отметить тот факт, что в условиях данных экспериментов СМП формы 2008—0493 из

сплава марки МС3210, в настоящее время снятый с производства, даже превосходит свой современный аналог

марку СТ25 производства 8апё,у1к-МКТС. Превосходство

этого сплава над современными аналогами СС4515

(8апё-у1к Соготап!) и NС6110 (Ког1оу) было также установлено и при точении серого чугуна [1].
Достаточно высокие режущие свойства отечественных

твердых сплавов также подтверждается и при ускоренных

испытаниях, проведенных при торцовой обточке заготовки из стали 20 в соответствии со схемой на рисунке
1.
случае величина износа задней поверхности более 0,3

мм, не допускаемая при чистовой обработке, соответствует только одной отечественной марке твердого сплава
АР10АМ. Однако при этом, данный сплав превосходит

свой Южнокорейский аналог — марку РС5300.
Номенклатура форм и размеров современных СМП

для токарной обработки достаточно широка, что позволяет выбрать наиболее приемлемый формо-размер для

каждого конкретного случая обработки. Так, для чистовой

обработки деталей типа «тело вращения» со сложной

геометрической конфигурацией, а также с пониженной

жесткостью, в большей степени подходят твердосплавные

СМП ромбической формы типа V. (по классификации

ИСО) с острым углом при вершине 35° и радиусом ее закругления 0,2.0,4 мм. Это позволяет обеспечить минимальные силы резания и риск возникновения вибраций,

что необходимо для достижения требуемых показателей

качества обрабатываемых деталей данного класса. В то же

время, острая вершина таких СМП склонна к быстрому

прогреванию в процессе резания, что интенсифицирует ее

изнашивание. В частности, об этом говорится в рекомендациях по металлообработке фирмы 8апё,у1к Соготап!
[2]. Однако, при расчете режимов резания по руководству

СошСиЫе, той же фирмы, данное обстоятельство не учитывается. Не учитывается оно и в отечественных нормативах по режимам резания для твердосплавных резцов [4].
С учетом изложенного, в лабораторных условиях была

проведена экспериментальная проверка влияния угла при

вершине СМП на износостойкость ее контактных поверхностей. Для этой цели использовали СМП правильной

3-х гранной формы 2008—0422 по ТУ 48—19—307—80

(аналог по ИСО ТРМК160304) из твердого сплава

марки МС3210, на передней поверхности которых имеются стружкозавивающие канавки. На отдельных гранях

таких СМП затачивали вершины с углом е=35°. СМП
--------------- page: 136 -----------
136 ""^чёный
Сп= 1250 ой/мнн
I 0.5 мм
V100=393 м/мин

V246=966 м/мин

Время работы х=0,27мин
а)

п/п
Форма СМП
Марка
сплава
^ат*,
мм
Узат,
м/мин
Износ
задней
поверхности,
мм
1
СNМе 120404-НЗ

(Ког1оу)
РС5300
(М10-М25)
234
919
4,03
2
СNМе 120404-43

(Зап<^к-МКТС)
СТ15 (Р15)
0,12
3
СNМе 120408-РР

(Зап^к СоготаП)
СС4225
(М05-М25)
0,12
4
СNМе 120404-Р1

(КЗТС)
АР10АМ
(М10-М20)
1,1
5
СNМе 120404-Р1

(КЗТС)
ВР20АТ
(М10-М20)
0,14
6
МNМе 080408-М2

(КЗТС)
АР10АМ
(М10-М20)
226
887
2,87
7
МNМе 080408-Р2

(КЗТС)
ТС40РТ
(М20-М30)
0,08
8
2008-0422 (МКТС)
МС 3210
0,16
9
2008-0493 (МКТС)
(М15-М20)
0,05
*Диаметр, при котором произошло

катастрофическое затупление
б)
Рис . 1. Эксперименты при торцовом точении: а) схема обработки; б) результаты экспериментов
закрепляли в державку типа СТТРК2520М16. За счет

разворота резцедержателя обеспечивали главный угол

в плане ф=90°. Стойкостные опыты проведены при точении стали 38Х2МЮА (твердость в состоянии поставки

круглого проката 080 мм) с чистовыми режимами обработки: /=0,5 мм, 5=0,15 мм/об, без применения СОТС.

Результаты приведены в таблице 2, в которой также указаны средние значения термо-ЭДС, зафиксированные в

ходе экспериментов.
Из них видно, что вершине с углом е=35° соответствует большая величина износа задней поверхности. Это

является следствием более высокой температуры резания. Таким образом, результаты этих экспериментов

показывают, что при наличии стружкозавивающих канавок вершина с углом е=35° изнашивается больше, чем

вершина с углом е=60°, вследствие более высокой температуры резания. Данную особенность необходимо учитывать при эксплуатации резцов с различными углами при

вершине и для вершины с меньшим значением угла е скорость резания должна быть принята меньшей. На основании результатов этих экспериментов можно определить

значение поправочного коэффициента Ку на скорость

резания, учитывающего величину угла при вершине е.

Так, если принять за критерий затупления износ задней

поверхности 8=0,15.0,2 мм, характерный для чистовой

обработки, а скорость резания для резца с углом при вершине е=60° за эталон, то:
_^Л_241=0_85.
Ку =
*-35 П=60 285
В связи с изложенным, существующие нормативы по

режимам резания для твердосплавных СМП со стружкозавивающими элементами на передней поверхности необходимо дополнить введением поправочного коэффициента Ку , поскольку в номенклатуре современных СМП

прочно укрепилась форма СМП типа V. с углом при вершине е=35°, которая подвержена большему изнашиванию.
Таблица 2
Результаты эксперимента с СМП формы 2008-0422 при точении стали 38Х2МЮА
Угол при вершине

е, °
Средняя скорость

резания V, м/мин
Суммарный путь

резания ЕЬ, м
Суммарное время

обработки Ет, мин
Износ задней поверхности 8, мм
Среднее значение

термо-ЭДС, тV
35
186
756
4,06
0,19
11,7
240
1081
4,48
0,21
12,2
283
735
2,60
0,21
60
188
766
4,06
0,08
10,2
242
1279
5,27
0,15
11,3
287
746
2,60
0,22
-
--------------- page: 137 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Таблица 3
Результаты экспериментов с СМП формы 2008-0153 при точении стали 38Х2МЮА
учёный
137
Угол при вершине е, °
Средняя скорость

резания V, м/мин
Суммарный путь

резания ЕЬ, м
Суммарное время

обработки Ет, мин
Износ задней поверхности 8, мм
Среднее значение

термо-ЭДС, тV
35
110
715
6,5
0,40
13,70
60
Ф=90°
111
725
6,5
0,42
14,21
Ф=60°
108
695
6,5
0,34
13,81
При использовании СМП с плоской передней поверхностью необходимость введения коэффициента Ку отпадает. Справедливость этого утверждения основана на

результатах следующих экспериментов с применением

СМП 3-х гранной формы 2008—0153 (ТУ 48 —19—307—

80) их сплава Т5К10. На отдельных гранях СМП были

также заточены вершины с углом е=35°, которые закреплялись в той же резцовой державке. Полученные результаты при обработке стали 38Х2МЮА с /=0,5 мм и

5=0,15 мм/об приведены в таблице 3.
Анализ полученных результатов показывает, что в

данном случае износ задней поверхности на сравниваемых

вершинах практически одинаковый. Это вызвано тем, что

вершине с углом е=35° соответствует меньшее значение

термо-ЭДС (температуры резания) за счет принудительного ограничения площадки контакта стружки с передней

поверхностью, обусловленного положением вспомогательной режущей кромки. Однако из-за неблагоприятной

формы стружки применение СМП с плоской передней поверхностью на практике будет малоэффективным.
Литература
1.
качев К.А. // СТИН. - 2010. - №2. - С. 14-17.
2.
сот/ги.
3.
2010.- Мф://^^^.Ы;5.ш.
4.
техническое изд-во машиностроительной литературы, 1959. - 778 с.
нестрогое сопоставление записей реляционных баз данных с использованием

редакционного расстояния между кортежами и ключевого набора атрибутов
Райкова О. А., ст.преподаватель
Липецкий государственный педагогический университет
В процессе функционирования информационных систем приходится сталкиваться с проблемами контроля качества

данных. Данные в информационные системы попадают, как правило, двумя путями: непосредственный пользовательский ввод и интеграция с другими системами (при этом первоначально данные так же вносились пользователем) [1].

Присутствие «человеческого фактора» приводит к появлению ошибок в данных, что может негативно сказаться на процессе принятия решений. Ошибки в свою очередь приводят к тому, что в системе появляются так называемые нестрогие

дубликаты, то есть записи, отличающиеся только наличием ошибок. Для обеспечения доступа к точным и согласованным данным необходимо исключение дублирующейся информации. Наличие разного рода ошибок приводит к тому,

что точные методы поиска не дают необходимых результатов.
В данной работе рассматривается задача нестрогого сопоставления записей [2], хранящихся в реляционной базе

данных. Будет введено редакционное расстояние между кортежами и рассмотрена процедура выделения набора атрибутов для сопоставления с разделением этих атрибутов на основные (первичный ключ сопоставления) и дополнительные. Так же будет рассмотрено двухэтапное сопоставление записей по двум группам атрибутов.
Большинство методов нестрогого сопоставления данных ориентировано на неструктурированный или слабоструктурированный текст. Отличительной же чертой хранения информации в реляционной базе данных является ее строгая

структурированность. Это свойство заставляет адаптировать существующие алгоритмы для структурированных данных.
--------------- page: 138 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Самым простым способом такой адаптации было бы преобразование записи таблицы в строку путем перечисления значений каждого поля через пробел. Однако увеличение длины строки приведет к росту количества вычислений, а значит

и занимаемых ресурсов. Рассмотрим метод нестрогого сопоставления с учетом структурированной природы данных.
Перед выполнением процедуры сопоставления необходимо принять решение о том, какие атрибуты будут в ней участвовать. Логично предположить, что не все атрибуты отношения имеет смысл включать в сопоставление. Например,

суррогатные идентификаторы записей не дадут никакой дополнительной информации, так как в каждой из сопоставляемых баз они генерируются независимо.
Пусть X и У — реляционные отношения [3], кортежи которых необходимо сопоставить в нестрогом смысле, А = 5сН

X = {АI, А2, ..., Ап}, В = 5сН У = {ВI, В2..., Вт} — схемы отношений. В каждой из этих схем отношений выберем подмножество атрибутов для сопоставления:
А' = {А'1, А'2, ..., А’}, А' е А
В’ = {В'1, В'2..., В’}, В’ е В, где г ^ т^п (т, п).
Отметим, что схемы сопоставляемых отношений первоначально могут не совпадать (например, в одном отношении

фамилия, имя и отчество физического лица представляются одним атрибутом, а в другом - тремя). Однако в данной работе вопрос сопоставления схем не рассматривается и предполагается, что части схемы сопоставлены предварительно.

Это нетрудно сделать с помощью построения представлений.
В связи с выделением подмножеств атрибутов для сопоставления возможны следующие ситуации. Данных атрибутов может быть недостаточно, чтобы идентифицировать запись, то есть количество ложных срабатываний (ситуаций,

когда записи, не являющиеся дубликатами, из-за недостаточной информации определяются как нестрогие дубликаты)

при сопоставлении будет слишком велико. В этом случае необходимо добавить дополнительные атрибуты к выбранным.

Противоположной ситуацией может оказаться избыточность выбранных атрибутов, что приведет к дополнительным

вычислениям, а значит дополнительным затратам ресурсов и времени. Отметим, что вопрос оптимального выбора набора атрибутов для сопоставления остается пока открытым. Однако в общем случае для каждого отношения будем рассматривать два непересекающихся подмножества исходного множества атрибутов:
А' = {А'ь А'2, ..., А'г}, В' = {В’, В'2..., В'} и
Ак = { Ак I, Ак 2, ■■■, Ак г},Вк = { Вк I, Вк 2, ■■■, Вк г},
А', Ак' А, В', Вк' В,
где г < тт (т, п) и к < г. Ак' и Вк' будем называть первичным ключом сопоставления. Можно так же использовать

следующую запись:
А = {АЛ, А 2, ., А к , А к+1 , •••, А г}>
В = {В_1_В_2, ..., В В к+1, •, В г}.
При этом понятие первичного ключа в данном случае не аналогично соответствующему понятию реляционных баз

данных. В данном случае первичный ключ идентифицирует запись с некоторой погрешностью, то есть в данном отношении могут существовать записи с таким же ключом сопоставления. Нужно выбирать ключ таким образом, чтобы количество таких записей было небольшим. Отметим, что на практике можно проводить анализ ключа сопоставления для

определения того, насколько хорошо он идентифицирует запись выбранного отношения.
Поля, которые мы назвали первичным ключом, будут являться основными полями для сопоставления, а остальные —

дополнительными. В соответствии с этим будем проводить сопоставление в два этапа.
На первом этапе каждому кортежу, соответствующему схеме А будет поставлено в соответствие множество кортежей схемы В' по первичному ключу сопоставления. Это множество может быть пустым. С учетом того, что при сопоставлении будет использоваться нестрогое сравнение, будем использовать для этой операции термин «нестрогое

соединение^, введенный в работе [2]. Эта операция для отношений А и В обозначается символом й и определим как отношение, составленное из всех пар записей отношений-аргументов, соответствующие значения полей которых близки,

то есть расстояние между ними не превосходит заданного порогового значения:
где стр(АаВа) — расстояние редактирования между соответствующими атрибутами отношений, Ь — пороговое значение расстояния редактирования.
Таким образом, выполнив нестрогое соединение по ключу сопоставления, получим отношение, состоящее из всех

пар записей, соответствующие значения атрибутов которых близки. Получить кортежи отношения X, которым соответствует больше одного кортежа отношения У, и наоборот, можно выполнив соответствующие группировки.
Для элементов, которым соответствует множество размерности больше единицы, проведем второй этап сопоставления по дополнительным атрибутам, уменьшив таким образом результирующее множество.
Нестрогие реляционные операции, введенные в работе [2], позволяют получить только результирующее множество.

Далее предлагается способ вычислить расстояние редактирования (Левенштейна) [4] между сопоставляемыми кортежами. Численное значение расстояния редактирования позволит более точно судить о степени схожести записей и при
--------------- page: 139 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
139
необходимости делать выбор между несколькими потенциальными дубликатами.
Самым простым способом получения результирующего значения расстояния редактирования между кортежами

можно считать учет результатов сопоставления значения каждого атрибута в равной степени. Расстояние между кортежами А и В будем обозначать 0(А, В). Таким образом, расстояние редактирования между кортежами может быть вычислено по следующей формуле:
й(АгВ) =
ХГ=1 Д(А.а[гВ.Ъ{}
п
где п — количество атрибутов, участвующих в сопоставлении,

ф — расстояние редактирования между значениями соответствующих атрибутов.
Покажем, что введенное расстояние между кортежами является метрикой. Докажем аксиомы метрики:
Покажем, что 0(А,В) > 0.
Так как й(х,у) — расстояние Левенштейна, которое является метрикой, то VА(А.аьВ.Ь1)>0,1 = 1,..,п. И п > 0, следовательно, 0(А,В) >0.
Покажем, что Б(А, В) = 0 < = > А=В. Будем считать, что кортежи А и В равны, если все значения соответствующих

атрибутов отношений совпадают.
Так как с1 (х,у) > 0, для того чтобы
1,..,п а это означает, что все значения соответствующих атрибутов отношений совпадают, то есть кортежи А и В равны.

Покажем, что В(А, В) = Б(В, А).
Так как й(х,у) = й(у,х) =>

Покажем, что 0(А, В) < 0(А, С) + 0(С, В).
1?я14('А.щ,С.сд
п
Так как й(х,у) < й(х,г) + й(г,у),
ЕГ=1(<Д(4-а<,С.С|) + М&СуВЛЗ)

п
п
В приведенной выше формуле мы рассматриваем только факт наличия/отсутствия ошибок в словах. Однако атрибуты могут иметь разный семантический вес в отношении (важность). Например, очевидно, что в отношении, описывающем сотрудников организации и содержащем фамилию, имя, отчество и дату рождения, отчество будет иметь наименьший семантический вес. В качестве примера рассмотрим следующие записи:

Фамилия
Имя
Отчество
Дата рождения
1
Абакумов
Анатолий
Егорович
10.10.1970
2
Воронов
Анатолий
Егорович
10.10.1970
3
Абакумов
Анатолий
Андреевич
10.10.1970
Легко вычислить, что расстояние редактирования между записями (1) и (2) равно расстоянию редактирования между

записями (1) и (3), однако более вероятно, что дубликатами являются записи с одинаковой фамилией.
Чтобы учесть это, можно использовать дополнительные весовые коэффициенты для атрибутов. Похожий подход существует в методах информационного поиска [5]. Таким образом, формула приобретает следующий вид:
О (А, В)
ХГ=1 ^(А.ОрВ.Ь,1)
п
где с* — весовые коэффициенты.
В заключении рассмотрим вопрос о способах назначения весовых коэффициентов атрибутам отношения. На данном

этапе предлагается назначение коэффициентов экспертом, однако в дальнейшем планируется рассмотреть способы

расчета коэффициентов на основе информации о длине и типе данных атрибута. Полученные значения можно использовать как для непосредственного вычисления расстояния, так в качестве рекомендаций эксперту.
Таким образом, в данной работе были рассмотрены некоторые аспекты задачи сопоставления записей реляционных

баз данных. Было введено понятие редакционного расстояния между реляционными кортежами и предложен способ

вычисления расстояния между записями как без учета семантического веса атрибутов, так и с его использованием. Так
--------------- page: 140 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
же рассмотрена процедура сопоставления с использованием двух групп атрибутов: основных (первичный ключ сопоставления) и дополнительных, которая позволяет более гибко управлять процессом сопоставления записей.
Литература
1.
2.
данных на основе операций нестрогого соответствия.: дис. канд. техн. наук: 05.13.11, Липецк, 2005, 158 с. РГБ

ОД, 61:05-5/3233.
3.
4.
163, 4, стр. 845-848, 1965.
5.
канд. физ.-мат. наук: 05.13.11, Санкт-Петербург, 2005, 95 с.
Теоретическое и экспериментальное исследование нагрузок

главной линии пильгерстана
Раскатов Е. Ю., кандидат технических наук, доцент
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Технология трубопрокатных агрегатов с пилигримовым

станом в производстве труб появилась порядка 120 лет

назад. Такое оборудование до сих пор используется на

трубных предприятиях. В мире эксплуатируются около 50

трубопрокатных установок с пилигримовыми станами, 12

из которых производят трубы диаметром более 406 мм [1].
В технической литературе с достаточной полнотой рассмотрен технологический процесс и энергосиловые характеристики периодической горячей прокатки труб на пи-

лигримовых станах, называемых также пильгерстанами.

В известных работах отечественных ученых представлены

силовые условия процесса деформации заготовки, позволяющие определить усилия и моменты при прокатке в

зависимости от заданных характеристик процесса, параметров инструмента и свойств деформируемого металла.

Однако существует значительный дефицит информации о

работоспособности оборудования пильгерстанов. В этом

плане большой интерес представляют сведения о нагру-

женности главной линии, в частности крутящие моменты

и их соотношения на шпинделях рабочих валков с учетом

динамических нагрузок. Тяжелый динамический режим

работы основного оборудования, необходимость расширения сортамента, марок стали и типоразмеров заказываемых труб, совершенствование технологии, в том числе

уточнение коэффициентов обжатия и вытяжек, определяют необходимость прогнозной оценки работоспособности оборудования. В этих условиях была поставлена

задача широкого изучения энергосиловых фактических

характеристик стана путем натурных замеров на существующих маршрутах прокатки.
Главный приводной механизм таких станов включает

в себя электродвигатель постоянного тока, снабженный

массивным маховиком для защиты от пиковых нагрузок,
и сообщающий движение валкам одновременно каждой

из двух рабочих клетей через коренной вал, шестеренные

клети и карданные универсальные шпиндели. Периодический динамический характер взаимодействия валков с

заготовкой существенно влияет на характер нагружения

шпинделей. Наличие больших маховых масс основного

приводного механизма валков, значительные мощности

холостого хода и влияние массивного маховика исключают реальную оценку нагруженности каждого из шпинделей по электрическим показателям главного двигателя.

В связи с этим выполнены тензометрические замеры крутящих моментов на каждом из двух шпинделей при прокатке труб из конструкционных и легированных сталей по

характерным маршрутам. Синхронная запись результатов

измерений крутящих моментов на шпинделях рабочих

валков и характеристик подающего аппарата является основанием для определения условий циклического взаимодействия основных исполнительных механизмов и поиска

рациональных управляющих параметров.
В установившемся процессе пилигримовой прокатки

за каждый оборот валков осуществляется полный цикл

обжатия шаговой части заготовки. При этом согласно

данным работ [1, 2], изменение момента при прокатке

имеет куполообразный характер, а максимальные значения достигаются в конце обжимного участка при угле

поворота валков на 0,45—0,60 рад, превышая начальные

значения на 15—20%. Однако практические измерения

крутящих моментов на шпинделях рабочих валков каждой

из двух клетей показали существенные отличия, как в характере изменения, так и в начальных значениях крутящих моментов, зарегистрированных с помощью тен-

зодатчиков, от моментов, которые рассчитываются из

условия взаимодействия формообразующей поверхности
--------------- page: 141 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
рабочих валков с прокатываемым металлом.
В процессе испытаний было прокатано несколько десятков заготовок из различных сталей по семи маршрутам

прокатки с одновременной регистрацией усилий и напряжений на валах шпинделей, на штоке подающего аппарата, а также давления в тормозной камере подающего

аппарата. Прокатка на пильгерстане осуществлялась при

углах кантовки гильзы 70°—75° с подачей за цикл около

15—20 мм.
Анализ результатов исследования свидетельствует
о
имеют нестационарный характер в период установившегося процесса прокатки [3]. При прокатке заготовки из

нержавеющей стали математическое ожидание максимального крутящего момента на нижнем, наиболее нагруженном шпинделе по 113 циклам (затравочный режим

был исключен) составило 1630 кНхм при общем диапазоне изменений моментов от 500 до 2350 кНхм. Из результатов измерений следует, что крутящие моменты существенно изменялись в процессе установившегося

режима прокатки (от 600 кНхм в начале до 2325 кНхм

в конце) на нижнем шпинделе и от 500 до 1690 кНхм —

на верхнем шпинделе. При этом 75% максимальных значений приходятся на диапазон 1300-2100 кНхм и 50%

случаев — на диапазон 1600—2100 кНхм. Случаи превышения максимальных значений крутящих моментов значений 1700 кНхм составили 37% и только 14% зарегистрированных на нижнем шпинделе не превышали 1000

кНхм. Завышенные значения крутящих моментов приходятся на последнюю треть периода прокатки, что можно

отнести к снижению температуры за время прокатки

одной гильзы.
Выполнена сравнительная оценка предельно допустимых нагрузок по условию усталостной прочности шпиндельных узлов со значениями крутящих моментов, зарегистрированных при прокатке труб по характерным

маршрутам. Показано, что по условию длительной усталостной прочности предельно допустимые нагрузки применяемых универсальных шпинделей рабочей клети не

должны превышать 1600 кНхм. Эти значения положены

в основу настройки предохранительных устройств и разработаны рекомендации по дальнейшему увеличению нагрузочной способности соединительных валов.
При пилигримовой прокатке бесшовных труб цикл деформации гильзы периодически осуществляется за один

оборот валков с переменным радиусом калибра, причем

направление вращения валков противоположно направлению подачи гильзы, т.е. особенно важно теоретически

оценить условия захвата металла валками, закономерности формирования мгновенного очага деформации, и

изменения скорости перемещения гильзы, а также уровень динамических нагрузок в линии привода пилигримо-

вого стана. Отсутствие точного метода определения параметров мгновенного очага деформации при пилигримовой

прокатке затрудняет оценку имеющихся приближенных

решений.
Уравнение движения гильзы при её захвате имеет вид:

" ■
где С — вес гильзы и дорна, кН;
V
Я — переменный радиус бойковой части валка, м;
8 — дуга соприкосновения металла с валками, рад;

гк — касательное контактное сопротивление, МПа;

стп — нормальное напряжение, МПа;

а — угол захвата, рад.
Скорость гильзы и угол 8 связаны зависимостью [2]:
(2)
Подставив зависимость (2) в уравнение (1) получим

дифференциальное уравнение для 8:
I
(3)
(4)
где Р1
Общее решение уравнения (3) имеет вид
8
Начальные условия: I = 0, 8 = 0, г- =
где ю0 — угловая скорость валка, 1/с.
С учетом начальных условий зависимость для определения дуги соприкосновения металла с валками принимает вид:
отсюда
= й)0 ■ С05^1
(5)
(6)
С учетом (6) зависимость для определения скорости

гильзы принимает вид:
Уг = К^соза^ю^созр^.
Расчет параметров механической системы пилигримо-

вого стана показал, что отношение массы якоря двигателя

и маховика к суммарной массе системы, которое называют коэффициентом распределения масс, близка к единице. В связи с этим амплитуда колебаний якоря и маховика в десятки раз меньше амплитуды колебаний валка,

а переходный процесс захвата гильзы валками может без

больших погрешностей рассматриваться как упругие колебания приведенной массы валка относительно якоря

двигателя и маховика, вращающихся с постоянной скоростью.
Для одномассовой расчетной модели дифференциальное уравнение движения валка при наличии упругой
--------------- page: 142 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
связи в переходной стадии захвата имеет вид:
/ ф + с - <р = — тгй3 -8 - Т^,
где }— момент инерции валка, т • м2 (кН • м • с2);
Ф — угол поворота валка, рад;
Ф — угловое ускорение валка, с-2;

с — жесткость упругой связи, кН^м.
Подставив 8 из (5) в уравнение (8) получим:
.V.- .■ /, (9)
ф + /?2 * <р = А ‘вт^Ь,
Общее решение дифференциального уравнения (10):

^ г', ■
Литература:
С учетом начальных условий: 1 = 0, ] = 0, ф = 0, решение уравнения(10)принимает вид:
Динамический момент крутильных колебаний
■’.г г",
Заключение
На основе теоретического исследования динамики захвата гильзы валками пилигримового стана разработана

методика расчета максимальных динамических нагрузок,

возникающих в линии привода пилигримового стана, при

мгновенном приложении нагрузки.
Выполненные измерения позволили установить значения показателей работы исполнительных и приводных

устройств пильгерстана, дать их оценку и выработать рекомендации о направлениях совершенствования оборудования, настройки и управления станом.
1.
2.
3.
С. 47-49.
Автоматический комплекс конвейерного типа
Месропян А.В., доктор технических наук, профессор; Рафикова Э.И., студент

Уфимский государственный авиационный технический университет
Актуальной проблемой, в связи с ростом автопарка в

современных мегаполисах, является организация автоматической мойки, отвечающей современным требованиям промышленной и экологической безопасности.

Одной из перспективных технологий автомоечного бизнеса является бесконтактная конвейерная мойка.
Конвейеры отличаются от портальных автоматических

моек тем, что обслуживаемые автомобили перемещаются вдоль моющего оборудования по конвейерной ленте.

Фрикционные материалы заменяются струей воды и моющими средствами, которые удовлетворяют требования

эффективности и экологической безопасности [1].
Конвейерные мойки предназначены для обслуживания

плотного потока клиентов за относительно короткое

время. Преимуществом данной мойки также является минимальное вмешательство человека, высокое качество

мытья и широкий выбор программ мытья автомобиля,

комплект которых каждый выбирает по-своему желанию.
В настоящее время наибольшей известностью пользуются производители автомоечного оборудования из США
и Европы. В первую очередь, это компании ШазЬТес (Германия) и ТаттегтаИс (Финляндия). Их линейка конвейерных моек одна из самых широких на рынке. В России

моечные конвейеры от этих производителей зарекомендовали себя исключительно положительно [2].
Рынок высокопроизводительных конвейерных моек

в России только формируется и занимает лишь 10% от

всего объема, в то время как в Европе такие мойки занимают более 70% рынка профильных услуг. Однако за

последние несколько лет спрос на данное оборудование

значительно возрос.
Для соблюдения экологических требований предъявляемых к автомоечным комплексам, а также для повышения экономических показателей работы, оборудование

подключается к системе оборотного водоснабжения. Применение системы рециркуляции позволяет существенно

снизить потребление чистой воды.
Системы оборотного водоснабжения позволяют многократно использовать 80-95% исходной воды и исключить сброс сточных вод в окружающую среду. Чистую воду
--------------- page: 143 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Сучёный 143
Рис . 1. Этапы мойки автомобиля
добавляют в систему только для восполнения потерь (5—

20% от всей используемой воды).
В российских условиях бесконтактная автоматическая

мойка никогда не даст такого же результата качества

мойки, как автоматическая мойка со щетками. Качество

мойки будет очень сильно зависеть от применяемых химических реагентов, но даже лучшие реагенты не смогут

обеспечить качество, аналогичное щеточным мойкам.

Поэтому более рационально использовать струйно-щеточные автоматические установки. Также для обеспечения максимального качества мойки необходимо осуществлять подогрев воды и использовать реагенты для

«смягчения» воды.
Все типы моечных установок по своей конструкции отвечают общепринятому наиболее рациональному технологическому процессу мойки автомобилей [3].
На рисунке 1 представлены все этапы мойки автомобиля.
Предварительная обработка. После въезда машины на

мойку, на ее поверхность наносится жидкое вспененное

щелочное моющее средство.
Нанесение моющего средства и обработка под давлением. Затем повторно наносится вспененное смачивающее моющее средство с низким рН непосредственно

перед первым компонентом фрикционной мойки. Одновременно с этим на колеса и шины наносится некислотный растворитель. Это тоже жидкое вспененное моющее средство, которое наносится через две напольных

установки с каждой стороны, расположенных на расстоянии одного метра. Все смывается водой под высоким

давлением, чтобы на автомобиле не оставалось мелких

частиц.
Фрикционный блок мойки. На следующем этапе машина попадает в блок фрикционной мойки. На въезде в

этот блок на автомобиль наносится трехцветная пена, которая выполняет две функции: дает возможность фрикционным материалам плавно двигаться по поверхности машины, мойка становится более щадящей и придает кузову

дополнительный блеск.
Мойка под высоким давлением. После правильного нанесения нужного количества моющих средств с высоким и

низким рН проходит достаточно времени, чтобы разорвать

сцепление дорожной грязи и краски. Действие фрикционных материалов помогает нанести моющее средство

во все углубления и щели. Система мойки под высоким

давлением легко удаляет грязь. Очень важно тщательно

смыть все щелочные средства. Любые его остатки помешают процессу ополаскивания и сушки.
Полное ополаскивание. Первичная сушка машины

осуществляется при ополаскивании: наносится вещество

для сушки и проникающая полироль, которые затем смывается чистой водой. У этого этапа две задачи: удалить с

поверхности автомобиля, зеркал и всех углублений моющее средство, чтобы оно не проступило при сушке; собрать воду в капли, чтобы она быстрее стекала.
На ополаскивание — как и на все остальное на автоматической мойке — сильно влияет скорость конвейера и

качество воды. Средство для смягчения воды и различное

оборудование поможет решить проблемы с пятнами от

капель воды.
Сушка. Мощная система сушки совмещает сопла различного типа для большего эффекта и меньшей платы за

электроэнергию.
Выполнение всех операций при мойке автомобиля,

в зависимости от его типа, занимает от 4 до 6 мин (рисунок 2).
По результатам обзора технической литературы была

разработана принципиальная гидравлическая схема автоматической конвейерной мойки (рисунок 3). Она представляет собой замкнутую систему рециркуляции воды.
--------------- page: 144 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 2. Диаграмма времени мойки одного автомобиля
Рис . 3. Принципиальная гидравлическая схема автоматической конвейерной мойки
Из открытого гидробака (ГБ1) многоступенчатый

центробежный насос (Н1) с номинальным давлением

4,7 МПа подает чистую воду в четвертый и седьмой контуры на арки обработки под высоким давлением, а центробежный насос (Н2) с номинальным давлением 0,9

МПа качает воду в первый, второй, третий, пятый,

шестой, восьмой и девятый контуры. Необходимо поставить предохранительный клапан (КП1, КП2) после насоса (Н1, Н2).
Автомобиль проходит все стадии мойки последовательно, поэтому моющая жидкость должна подаваться на

все арки поэтапно, но так как в мойке может находиться

несколько автомобилей, то возникает необходимость одновременной работы нескольких гидролиний. Для этого
--------------- page: 145 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
на каждой гидравлической линии стоит регулируемый

электроуправляемый кран (К1, К2, К3, К4, К5, К6, К7,

К8, К9) с автоматическим включением и выключением подачи воды на конкретную арку. Также на первом,

втором, третьем, пятом, шестом, восьмом, девятом контурах необходимо подавать воду с разным давлением исходя из технологического назначения арки. Это обеспечивается редукционным клапаном (КР1, КР2, КР3, КР5,

КР6, КР8, КР9) и контролируется датчиком давления

(ДД1, ДД2, ДД3, ДД4, ДД5, ДД6, ДД7, ДД8, ДД9). На

четвертом и седьмом контурах многоступенчатый центробежный насос (Н1) обеспечивает подачу моющей жидкости под давлением, необходимым для арки обработки

автомобиля под высоким давлением. На первом, втором,

третьем, шестом, девятом контурах установлены дозаторы (ДЖ1, ДЖ2, ДЖ3, ДЖ4, ДЖ5), в которых находятся щелочные химикаты.
Литература
После мойки автомобиля отработанная вода поступает в гидробак сточных вод (ГБ2), откуда она откачивается дренажным погружным центробежным насосом (Н3)

в систему водоочистки (СВ). Затем из СВ 85% очищенной

воды попадает в резервуар с чистой водой (ГБ1). Для восполнения потерь воды после очистки к гидробаку (ГБ1)

подводится водопроводная труба. Подача чистой воды регулируется автоматическим краном КР10.
В заключении стоит отметить, что мойка автомобиля

нужна не только с эстетической точки зрения. Она действительно способна продлить жизнь автомобилю — грязь

снижает жизнеспособность многих деталей и узлов. Конвейерная мойка не только позволяет обеспечить высокое

качество мытья, минимальное вмешательство человека,

широкий выбор программ мытья автомобиля и высокую

скорость обслуживания, но и способствует улучшению

экологической ситуации в крупных городах.
1.
сот/Шергодгат/й.Мт.
2.
Ыт. — Имеется печатный аналог.
3.
Актуальность 2^ алгоритмов в определенных задачах автоматического

распознавания человека
Рожков М.М., аспирант
Владимирский государственный университет
Задач, в которых применяется тот или иной метод автоматического распознавания человека, на сегодняшний день

много. Здесь и идентификация человека, и аутентификация,

различные системы контроля доступа, системы, анализирующие большие скопления людей и т.д. Задач много. Каждая

из них имеет свою специфику, свои требования на надежность распознавания, на дальность действия, на скорость

работы, на целевые объекты. Ведь даже то обстоятельство,

хочет ли объект (человек в данном случае), чтобы система

его опознала, или ему все равно, или он не хочет — может

серьезно повлиять на качество работы того или иного алгоритма в определенной ситуации.
Научное сообщество все более пристальное внимание

уделяет алгоритмам, базирующимся на построении трехмерной модели человеческого лица — 3^ алгоритмам. Как

показывают эксперименты российских и зарубежных компаний и исследователей [3], [5], [2], 3^ алгоритмы могут

более точно распознавать человека. Кроме того, ощутимым плюсом таких алгоритмов является использование

ими структурированной инфракрасной подсветки. Это обстоятельство делает алгоритмы нечувствительными к условиям освещенности.
Системы трехмерного распознавания, построенные с

применением нескольких камер высокого разрешения

(например [5]), создают в памяти системы трехмерный

образ лица человека для того, чтобы его можно было «повернуть» в нужный ракурс — для обеспечения наилучших

условий для двумерного распознавания.
Однако 3Э алгоритмы более требовательны к входным

данным. Для распознавания им, как правило, требуется наличие трехмерной модели в базе. Ведь именно трехмерная

модель лица человека в базе позволяет 3Э алгоритмам достигать высоких показателей точности распознавания. И

сегодня такие системы развиваются в сторону повышения

качества создания трехмерных моделей как для помещения

их в базу, так и в качестве предъявляемых для сравнения.
Например, в рамках конкурса Национального института стандартов и технологий США Расе КесодпШоп

Vепёо^ Тез! (Р^Т-2006) были получены любопытные

результаты возможностей трехмерных алгоритмов. Была

отмечена способность 3^-идентификации к выделению

отличительных черт в поверхности лица человека. Например, характерных трехмерных кривых для линии

глазниц, носа, подбородка, где ткани и кости выступают
--------------- page: 146 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
наиболее очевидно и почти не меняют форму со временем [4].
Еще одной особенностью систем, построенных на базе

3^ распознавания в том, что человек должен быть достаточно близок к устройству сканирования и должен некоторое время оставаться неподвижным. Например, в

системе А4V^5юп дальность, при которой обеспечивается надежная работа системы, составляет 1,5 метра [3].

Кроме того объект должен хотеть, чтобы система распознала его. И должен приложить некоторые усилия, например — посмотреть на небольшое зеркало, «застыть»

на секунду и т.д.
Итак, основными недостатками 3^ алгоритмов распознавания на сегодняшний день являются:


екты в базе должны быть достаточно хорошо известны

системе (желательно, чтобы эти объекты были непосредственно представлены системе — для создания 3^-модели);

чтобы система распознала его.
Ограниченная дальность всегда будет являться тем

критерием, по которому 3^ алгоритмы будут проигрывать

двумерным. Двумерные алгоритмы менее критичны к разрешению камер наблюдения. Следовательно, при использовании одинаковой аппаратуры двумерные алгоритмы

будут иметь заведомо больший радиус действия. Двумерные алгоритмы можно использовать за горизонтом

применимости трехмерных.
Если объект достаточно удален от камер, если он находится среди большого количества людей и при этом двигается, то 3^ алгоритмы в таких случаях крайне затруднительно применять. Однако 2^ алгоритмы, вполне могут

работать в таких условиях. На общей фотографии выделить лицо. А затем обработать и попытаться идентифицировать человека.
Наличие в базе 3^ алгоритмов трехмерных моделей

лиц также не всегда возможно. Иногда необходимо идентифицировать человека, имея в наличии лишь его фотографию. Да и то зачастую невысокого качества. В таких

случаях использовать 3^ алгоритмы не представляется

целесообразным: все их преимущества сходят на нет. И

в таких случаях 2^ алгоритмы, специально предназначенные для сравнения фотографий, будут в более выигрышной позиции.
Что же касается необходимости заинтересованности
Литература
объекта в распознании, то оно вполне уместно в системах

аутентификации. Когда человеку необходимо подтвердить

свои полномочия — для доступа к чему либо. В таких системах можно потребовать от человека, чтобы он повернул

лицо строго фронтально, можно обеспечить достаточную

освещенность и т.д. А как быть, если человек не хочет помогать системам распознавания? Если такие системы

призваны выявлять, к примеру, преступников среди множества людей в общественных местах? Если необходимо

обеспечить независимость системы от желаний объекта

«сотрудничать»?
Как заявляют сами разработчики из А4V^5юп, современный уровень развития технологии распознавания лиц

позволяет ей работать только с объектами, заинтересованными в том, чтобы лицо было распознано системой. А

вот технологии распознавания лиц, которая эффективно

работала бы без согласия человека и незаметно для него

до сих пор нет [3].
В ряде публикаций, посвященных распознаванию человека, рассматривается концепция так называемого «ненавязчивого распознавания». «Технологии для интеллектуальной среды не должны быть навязчивыми и должны

предоставлять пользователю свободу действий» [1].
То есть технологии распознавания должны действовать

незаметно для человека, не создавая ему помех. Почему

так? Во-первых, потому что это даст толчок широкому

распространению таковых технологий. Это будет удобно

и необременительно для человека. Во-вторых, потому

что именно так и распознает один человек другого человека. Общаясь, люди не сканируют сетчатку друг друга, не

рассчитывают межглазовое расстояние. Они распознают

друг друга легко и непринужденно.
Подведем итоги. 2^ алгоритмы распознавания человека по лицу до сих пор весьма актуальны. Они, безусловно, могут проигрывать трехмерным алгоритмам по

точности распознавания, однако они не исчерпали полностью своих возможностей. Кроме того, в определенных

задачах они имеют ряд бесспорных преимуществ перед 30

алгоритмами:


работать с фотографиями невысокого качества;

сурсам;

екта каких-то специальных действий.
1.
2.
46-49 Ы1р://^^^.озр.ги/оз/2000/03/177933/
3.
4.
тадагте/338239/
5.
--------------- page: 147 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Подготовка семян хлопчатника и технология сева
Розметов К. С ., кандидат сельскохозяйственных наук

Туркменский сельскохозяйственный университет
Оп гезиИ о/ 1опд-1егт гезеагскез гопез заИз/утд 1о сопйШопз тауз о/ргерагаНоп о/зеейз, орИтит 1ескпо1оду о/

1ке зот^пд аге ^е1орей апй зс^епи$са^^у ргоюей, а11оттд 1о гесеюе 1ке кдк-дгайе еаг1у зкоо!з гейиапд ехрепзез о/

зеейз апй тапиа1 зкШз оп гейисИопз о/зкоо1з, рготоШд с1ар ^пс^еазе — а гат тИк 1ке Ьез11ескпо1одка1 рторетИез

о/а#Ьге. Сопсге^е орИтит тауз о/ ргерагаНоп о/зеейз апй 1ескпо1оду о/ 1кек зот^пд аге о$егей тапи/асШге.
Обеспечение продовольственной безопасности страны считается одним из важнейших условий сохранения суверенитета, экономического развития и социальной стабильности государства. Исходя из такой

стратегии, достижение продовольственной безопасности Туркменистана тесно связано с увеличением производства как зерновых культур, так и хлопчатника
В последние годы благодаря созданию новых машин и

механизмов многие основные процессы возделывание

хлопчатника механизированы. Однако до сих пор на значительной части площадей сев хлопчатника в республике

осуществляется рядовым опушениями семенами. Норма

расхода семян в республиках хлопковой зоны составляет, как правило 120—130 кг/га. На прореживание посевов затрачивается в год 1,5—1,8 млн.чел.-дней. К тому

же по времени оно совпадает с другой важной и трудоемкой работой — выкормкой тутового шелкопряда. Поэтому многие хозяйства прореживание проводят с опозданием, что отрицательно влияет на развитие растений,

следовательно, урожай.
Результаты исследований научных учреждений и практика передовых хлопкосеющих хозяйств показали, что

прореживание может быть исключено только при коренном изменении технологии сева хлопчатника — проведения сева ограниченным. Опушенные семена, подготавливаемые на хлопзаводах к посеву, при существующей

технологии заводского оборудования не удовлетворяют

перечисленным требованием.
После джинирования и линтерирования на них остается еще много подпушка (8-9% от массы семян), который представляет собой плотное войлочное сплетения

коротких волоконец, покрытых восковым веществом.

Такие семена перед севом необходимо увлажнять или

замачивать в воде на специально оборудованных пунктах. Кроме того, подпушек не дает возможности сортировать семена по размерам. А самое главное, существующее конструкции сеялок не могут высевать заданное

число опушенных семян. Используемый в настоящее

время довольно широко в условиях производства частогнездовой способ уменьшает норму высева семян до

50-60 кг/га, сокращает затраты труда на прореживание

на 40-50%, но не исключает этот процесс. Высев ограниченного количества семян в гнезде и загнивание их в

неблагоприятные весны привело ученых к убеждению о

необходимости улучшения качества посевных семян и защиты их от почвенных патогенов, возбудителей гомоза,

сосущих и других вредителей. Сразу по нескольким параметрам улучшается структура почвы. В ней возрастает
■ важнейших стратегических культур.
содержание гумуса и активизируется жизнедеятельность

земляных червей, в результате чего она становится более

рыхлой и не закупоривается после дождей и полива. Некоторые мульчирующие вещества, например, хорошо перепревший навоз и садовый компост, обеспечивают растения дополнительным питанием. Однако, полностью

заменять мульчированием внесение удобрений нецелесообразно, так как растения будут ощущать недостаток питательных веществ.
Мульчу укладывают на приствольный круг слоем до

10 см, через год-два её заделывают в почву. Существует

мнение, что при недостатке навоза его лучше использовать для мульчирования приствольных кругов после посадки саженцев, а не для внесения в посадочную яму. Для

мульчирования используют также чёрную полихлорвини-

ловую плёнку. Ею покрывают приствольный круг в радиусе 1м. Внешние края плёнки укладывают в бороздки

глубиной 10-12 см и засыпают почвой. На плёнке не делают никаких отверстий, так как влага поступает под неё

из окружающего слоя почвы. При таком мульчировании

отпадает необходимость в прополке, сорняки удаляются

только по краю плёнки. Однако плёнка плохо защищает

корни растений от морозов в бесснежные зимы. В морозную погоду при обрезке кроны не следует наступать на

плёнку, т. к. она легко может порваться. В связи со сказанным вполне актуальной явилась проблема изучения

эффективности точного сева в зависимости от способом

предпосевной подготовки семян хлопчатника и мульчирования применительно к одной из старейших и крупнейших

областей хлопкосеяния Туркмении — Дашогузской зоне

гидроморфных засоленных почв.
Цель исследованием явилась, разработать научно

обоснованные технологии сева хлопчатника семенами различного способа подготовки, способствующие экономии

посевного материала, ускорению появления всходов, снижению расходов на прореживание и повышению урожая

хлопка — сырца. Для решения этих вопросов необходимо

было изучить: энергию прорастания и всхожесть семян

различных способов подготовки; динамику появления

всходов хлопчатника в зависимости от способов подготовки семян и технологии сева; распределения растений
--------------- page: 148 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
по гнездам и густоту всходов; влияния мульчирования на

мощность почвенной корки; рост и развитие хлопчатника;

влияния различных способов подготовки семян и технологии сева на образование сухой массы хлопчатника;

урожай хлопка — сырца в зависимости от способов подготовки семян и технологии сева; технологические свойства

волокна; экономическую эффективность различных способов подготовки семян и технологии сева, а также мульчирования поверхности почвы навозом-сырцом.
Литература
По результатом многолетних исследований разработаны и научно обоснованы удовлетворявшие условиям

зоны способы подготовки семян, оптимальная технология

сева, позволяющие получать полноценные ранние всходы,

уменьшающие затраты семян и ручного труда на прореживания всходов, способствующие увеличению хлопка —

сырца с лучшими технологическими свойствами волокна.

Производству предложены конкретные оптимальные способы подготовки семян и технология их сева [2,3].
1.
2.
мационный листок ТуркменНиНТИ, 1987. №229.
3.
Эффективность предпосевной обработки семян хлопчатника
Розметов К. С ., кандидат сельскохозяйственных наук

Туркменский сельскохозяйственный университет
Цзе о/ехас! зо'штд о/а соИоп ^п Иге сопйШопз о/ Иге теайот заИей зоНз о/ Иге ^азкодигзку гопе с1ар тапи/асШге

рготокез есопоту о/зо'штд зеейз, тезресШе о/а тау о/ 1кеИргерагаИоп !о 3 апй тоге Итез, ^п сотрапзоп тИк

огШпагу тау о/зот^пд. ЯезиНз о/ гезеагсНез оп е$ес!юе тау о/ргезееШпд ргерагаИоп о/зеейз апй {ескпо1о&ез о/

зоттд о/а соИоп ^п !ке сопйШопз о/теайот зоНз о/ !ке ЬоИот сиггеп! о/Ати-^а^^ аге Шгойисей ^п ^азкодигзку
агеа оп !ке агеа о/ 60 ккоизапй ^п кескаге.
В повышении урожайности хлопчатника немаловажную

роль играют посевные качества семян и способы их

подготовку к севу.
При оценке посевных достоинств семян того или иного

способа подготовки, наряду с показателями энергии прорастания и лабораторной всхожести, большое значение

имеет характеристика их по способности набухать. Это

особенно важно при точном севе, когда семена высевается сухими. При изучении скорости набухания семян

хлопчатника установлено, что поступление воды в них

тесно связано со степенью оголения.
В настоящее время широко распространенными способами делинтерования семян являются химический и механический.
Химическое делинтерование производится парами неорганических кислот: азотной, серной и соляной. Однако вследствие большого расхода кислоты (200г на 1кг

семян), выделения при обработке ядовитых окислов и

сильного разрушаемого действия кислотой технологического оборудования этот способ подготовки семян не

вышел за рамки эксперимента.
Семена, делинтированные аэрохимическим способом,

проходят калибровально — сортировальную машину

КСМ-1.5, которая отбирает посевную фракцию (около

70% всех семян). Откалиброванные и отсортированные

семена поступают в дражировальную машину 20СХ, в которой они покрываются прилипателем и обкатываются защитными от корневой гнили препаратами — фунгицидами.

Наибольшее применение аэрохимический способ делен-

тирования семян нашел в хлопководстве Узбекистане.
Делинтерование механическими способом впервые

применяли за рубежом с целью получения с технических

семян делинта, как сырья для целлюлозной промышленности. Вследствие неудовлетворительных результатов

поиски механического способа делинтероврние посевных

хлопковых семян были надолго прекращены.
Машина СОМ-4 прошла начальные опытные и производственные испытания, в результате которых было установлено, что по сравнению с предшествующими машинами она дает более удовлетворительное показатели, как

по эксплуатационным качествам, так и по требованиям,

предъявляемым и делинтерованным семенам при севе их

заданным числом сеялки точного высева.
Поиски усовершенствования химического оголения и

механического делинтерования, улучшения защиты оголенных семян от корневой глины, гомоза и других неблагоприятных факторов практические не останавливались.
Параллельно с конструированием установок по делен-

тированию проводились разработки улучшения посевных

качеств оголенных и опущенных семян путем их покрытия

различными материалами. Обеспечение высокой полевой

всхожести семян еще не гарантирует получение высокой
--------------- page: 149 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
урожайности хлопчатника. Не меньшее, скорее большее

значение имеет правильный выбор сорта для конкретных

условий выращивания, тем более, что жизнь не стоит на

месте и постоянно появляются новые сорта.
Они часто превосходят своих предшественников по

урожайности, устойчивости к болезням, соответствию

конкретной зоне страны и другим показателям. В связи с

этим нами проведено сортоиспытание целой серии новых

сортов хлопчатника.
Исследования проведены согласно тематическому

плану СоюзНИХИ на 1984-1986 гг. Полевые эксперименты ежегодно проверялись апробационной комиссией

ТНИИЗ и СоюзНИХИ. По материалам экспериментов

ежегодно составлялись научные отчеты.
Использование точного сева хлопчатника в условиях

луговых засоленных почв Дашогузской зоны хлопкосе-
Литература
яния способствует экономии посевных семян , независимо

от способа их подготовки до 3 и более раз, по сравнению

с рядовым способом сева. Результаты исследований по

эффективным способом предпосевной подготовки семян

и технологии сева хлопчатника в условиях луговых почв

нижнего течения Аму-Дарьи внедрены в Дашогузский ве-

лаят на площади 60 тыс.га [1,2,3].
По результатом многолетних исследований разработаны и научно обоснованы удовлетворявшие условиям

зоны способы подготовки семян, оптимальная технология

сева, позволяющие получать полноценные ранние всходы,

уменьшающие затраты семян и ручного труда на прореживания всходов, способствующие увеличению хлопка —

сырца с лучшими технологическими свойствами волокна.

Производству предложены конкретные оптимальные способы подготовки семян и технология их сева.
1.
2.
3.
мационный листок ТуркменНиНТИ, 1987. №229
Компонентно-безъядерная архитектура операционной системы
Симоненко Д.Н., аспирант
Московский государственный университет экономики
Компонентно-безъядерная архитектура является техническим решением, разработанным и примененным

нами при проектировании и реализации операционной

системы Ои/га.
ОШха является специализированной операционной

системой, жесткого масштаба времени, реализующая

расширенную функциональность устройств сетевой коммутации и маршрутизации. Другими словами, назначение

этой операционной системы заключается в специализированной, высокопроизводительной обработке операций

свойственных сетевым маршрутизаторам, коммутатором

и другим сетевым элементам.
Учитывая специализированный характер данной системы, для нее была разработана уникальная архитектура,

которая в полной мере поддерживает преимущества расширяемости, максимальной скорости выполнения при

этом обеспечивая простое сопровождение системы. В

данной статье обобщен опыт наиболее интересных деталей архитектуры.
Архитектура ОС Ои1га имеет объектно-ориентированную природу и по сути, является дальнейшим развитием монолитной и микроядерных архитектур. Архитектура ОС получила название Компонентно-безъядерной.
Современная тенденция развития монолитной (как и

микроядерных архитектур), расширяется до понятия модульного ядра, за счет внедрения поддержки динамически

загружаемых модулей. Такой подход, позволяет размещать некоторые части ядра (например, различные драйверы), в отдельных модулях, которые могут быть динамически загружены/выгружены во время работы системы.

Это достигается за счет размещения в ядре специальной

модульной подсистемы, включающей в себя редактор

связей.
Идея компонентно-безъядерной архитектуры заключается в том, что модульная подсистема, примерно

аналогичная модульному ядру, переносится целиком в

фундамент системы, в специальный загрузчик. Таким

образом компонентно-безъядерная архитектура не предполагает конкретного ядра операционной системы, как

это сделано в монолитной или микроядерной архитектуре

(см. рис. 1).
Вместо этого, вся функциональность системы разбивается на независимые модули. Помимо этого, такой

подход расширяется до объектных абстракций. Архитектура является безъядерной, так как не предусматривает

никаких механизмов планирования, обработки базовых

механизмов прерываний и исключений, в сравнении с архитектурами, содержащими ядро. Вся подобная функциональность реализуется модулями самой системы, на её усмотрение.
--------------- page: 150 -----------
150
учёный
Международная заочная научная конференция
Рис . 1. Сравнение монолитно-модульной и компонентно-безъядерной архитектур
Каждый модуль системы экспортирует классы, которые включают в себя определенные классом методы.

Каждый класс, в свою очередь, находится в определенном

пространстве имен, чтобы организовать лучшее и функциональное разбиение на функции и избежать возможных

коллизий имен классов.
Таким образом, вся система разбивается на модули с

жестко определенными методами, что позволяет реализовать некоторое подмножество объектно ориентированного подхода, в частности инкапсуляцию и даже полиморфизм который может быть реализован путем создания

виртуальных методов.
Данная архитектура реализуется путем добавления некоторых дополнительных элементов на этапе загрузки.

Рассмотрим этот процесс подробнее на примере реализации загрузки операционной системы Ои1га (для архитектуры 1ВМ РС) (см. рис. 2).
При запуске компьютера ВЮ8 считывает (при условии

загрузки с жесткого диска) первый сектор загрузочного

диска, который называется МВК (главная загрузочная запись). Этот сектор содержит минимальную программу загрузки вместе с таблицей разделов жесткого диска. Эта

программа определяет (обычно активный, или интерактивно) раздел для дальнейшей загрузки. После выбора

раздела загрузки, считывается первый сектор этого раздела, который представляет вторичную программу загрузки Ьоо! В отношении операционной системы ои1га,

этот загрузчик знает размеры (они подсчитываются и записываются непосредственно во вторичный загрузчик

после сборки системы) третьего загрузчика. После заРис. 2. Загрузчик ОС Ои1га
--------------- page: 151 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
учёный
151
Рис . 3. Организация менеджера памяти
грузки с диска в память, вторичный загрузчик передает

управление третьему загрузчику.
Третий загрузчик является основным загрузчиком в

системе, который уже непосредственно занимается загрузкой самой операционной системы. В отношении операционной системы ои1га и специфики её архитектуры, он

имеет важное значение. Загрузчик представляет из себя

фундамент всей архитектуры (в операционной системе

ои1га он называется дгоипй. Давайте рассмотрим процесс

дальнейшей загрузки и важные составляющие загрузчика.
На начальном этапе работа загрузчика начинается с

модуля соге который же и отвечает за дальнейшую координацию работы. Первым делом он инициализирует контроллер прерываний и консоль, далее инициализируется

корневой менеджер памяти.
Задачей корневого менеджера памяти (тт)(как и вообще менеджера памяти) является корректный учет использования диапазонов памяти, то есть операции выделения и освобождения блоков и диапазонов памяти (см.

рис. 3). При этом должны учитываться функциональные

особенности, при которых работа менеджера памяти

должна осуществляться. Например, в системах массового

обслуживания, сетевой подсистеме, учет и выделение

новых пакетов данных должен осуществляться максимально быстро, нежели чем в других, менее зависимых от

времени задачах. Поэтому, важно иметь возможность выбора необходимого метода, алгоритма выделения/освобождения памяти, который бы наиболее подходящим образом соответствовал специфики поставленной задачи.

Другими словами политики, и способов специализированного управления ресурсами (эта проблема рассматривалась выше).
В данной реализации менеджера памяти, такие важные

и популярные механизмы, как виртуальная память и вторичная память не используются. Этот выбор объясняется

спецификой поставленной задачи системной архитектуры

и поставленной задачи, ввиду накладных расходов вычислительных ресурсов в пользу повышения производительности.
В функциональном плане, данная архитектура менеджера памяти имеет следующую архитектуру. Менеджер

памяти позволяет организовать учет многоуровневых

пулов (диапазонов) памяти с независимыми методами

учета, выделения и освобождения памяти.
При инициализации менеджера памяти создается

единственный корневой пул памяти (гоо!), пределом, которого ставится размер доступной физической памяти,

которая также определяется при инициализации.
Пулы памяти организуются таким образом, чтобы

можно было организовать любое множество (ограниченное доступной пулу памятью), вложенных пулов, которые в свою очередь также могут содержать пулы памяти,

и так далее. С каждым пулом памяти ассоциирован (через

общий, абстрактный интерфейс) определенный метод аллокации, который может быть специализированным (то

есть, создан под конкретные нужды приложения, или подсистемы). Корневая природа менеджера памяти, означает, то что, обычно, для исключения дублирования функциональности, создается вторичный менеджер памяти (в

самой системе), который использует и расширяет функциональность корневого менеджера памяти.
После инициализации корневого менеджера памяти,

инициализируется менеджер объектов (тот). В задачи

менеджера объектов, непосредственно входит учет системных модулей, выделение памяти, и операции выгрузки

модулей (включая анализ зависимостей между различными модулями).
Далее управление передается загрузчику (1оайег). В

его обязанности входит непосредственно загрузка модулей с диска (или другого устройства хранения) в память.
После создания системы, на этапе сборки, модули

формируются в специальную загрузочную файловую систему ого?5 (Ои1га оЬуес! Шезузкт) (см. рис. 4). Она имеет

достаточно простую, последовательную структуру, состоящую из суперблока, который содержит информацию о

размере, количестве блоков, каталога модулей, содержащего названия, тип, размер и указатель на данные, и собственно самих данные, распределенных по блокам.
Загрузчик анализирует каталог модулей, и последовательно выделяет память (с помощью менеджера объектов, где модули также регистрируются), копирует модули с диска в память (используя драйвер для доступа к

устройству хранения).
Следующим инициализируемым элементом является

таблица классов (йаЫе). Таблица классов необходима для

учета пространств имен, классов и ассоциированных методов, анализа зависимостей, и т.п.
--------------- page: 152 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Модуль 1
Модуль N
Супербло*
Каталог
файловой
системы
модулей
1
2
Э
4

1+1
1+2
1+3
Бпоки
Рис . 4. Организация менеджера памяти
Важным элементом общей системы загрузки является специальный динамический компоновщик или редактор связей (Нпкег). Он анализирует каталог загруженных модулей, экспортируемый менеджером объектов,

для анализа самих модулей и составляет таблицу пространств имен, классов и методов системы.
Модули в компонентно-безъядерной архитектуре, в

данной реализации, представляют из себя бинарные модули, соответствующие стандарту ЕЬР и являющиеся

компонуемыми объектами (то есть обязательно содержащие таблицы релокации). Например, такие модули

легко получаются, после обычной компиляции исходного

кода, компилятором (дсс-с).
Редактор связей анализирует символьную таблицу

каждого из модулей и вызывает соответствующие функции из таблицы классов, для регистрации объявленных

пространств имен, классов и методов.
Методы объявляются очень просто, с помощью соответствующего именования методов в исходном коде,

для чего (специально для языка Си) используется специальные макросы. Например, для объявления метода

рпп{? в пространстве имен НЬ и классе с, достаточно объявить функцию следующим образом:
ШТЕКЕАСЕ(ИЬ, с, рг±пЬ±)(сопзЬ сЬаг *

ИогтаЪ, ...) { }
Чтобы получить доступ к объявленному методу, другие

модули могут его просто вызвать, путем записи:
МЕТНО^(1^Ъ, с, рг!пЬ±)("Не11о Шог1д");

После анализа методов, редактор связей, используя таблицы релокации модулей, анализирует зависимости разных

модулей. Также, модулям, кроме интерфейсных вызовов

(то есть вида МЕТНО^(а, Ь, с)()), запрещается оставлять

внешние ссылки. Таким образом, достигается строгая инкапсуляция. Помимо специализированных и расширенных

свойств, функциональность редактора связей во многом

аналогична редактору связей в компиляторе.
Система загрузки дает возможность импортировать модулям некоторые интерфейсы для доступа к таблице классов, менеджеру объектов, менеджеру памяти,

итп. Делается это, через описанный выше механизм вызовов методов. Такой подход предоставляет независимым

модулям, легко получать доступ к структуре всей операционной системы, анализировать пространства имен и

классов на свое усмотрение. После работы компоновщика, управление передается специальному методу соге.

тй.тй, который должен вести дальнейшую загрузку всей

системы (также как и её остановку).
Загрузчик реализован таким образом, чтобы, как сам

загрузчик, так и система были полностью независимы

друг от друга, поддерживая общую идеологию объектного

подхода.
Для поддержки и сопровождения этой архитектуры, в

операционной системе ои!га была создана специальная

система сборки. Её работа заключается в создании зависимостей между отдельными множествами модулей. Сначала, в специальном конфигурационном файле описываются модули, которые должны быть включены в систему,

для этого используется несложный язык описания. Далее,

для каждого декларированного модуля, рекурсивно проверяются зависимости других модулей, итп. В конечном

итоге создаются файлы сборки (МакеШе'з), соответствующие текущим параметрам создаваемой системы.
Заключение
Преимуществами данной архитектуры можно назвать,

во-первых, необычайно простое сопровождение данной

системы, что достигается за счет четкого формального

разделения на модули, с жестко определенными интерфейсами, реализуя инкапсуляцию. Во-вторых, система

«знает» о своей структурной организации, поэтому может

легко использовать эту информацию для собственной интерпретации структуры.
Например, для реализации подобной особенности в

монолитной архитектуре, пришлось бы создавать более

сложные и комплексные средства. В-третьих, эта архитектура (и система) позволяют выгружать во время выполнения модули вплоть до целых подсистем, вне зависимости

от их назначения (что также используется для динамически

загружаемых задач), что опять же позволяет упростить

структуру системы построенной на этой архитектуре. И в

четвертых, преимуществом является скорость работы,

несмотря на такое комплексное разделение структуры —

производительность этой архитектуры аналогична монолитной (и естественно многократно выше, учитывая специализированный характер системы, отсутствие защиты

тти и виртуальной памяти).
На основе идей компонентно-безъядерной архитектуры и полученного опыта, была развита концепция

единой отказоустойчивой среды выполнения [1]. Создан

специализированный язык программирования и среда выполнения [2]. В настоящее время происходит адаптация

новых подходов к современным требованиям и их аппро-

бация.
--------------- page: 153 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
Литература
1.
РУП МЭСИ №6
2.
трудов НТЦ РУП МЭСИ №6
Современные подходы к повышению отказоустойчивости операционных систем
Симоненко Д.Н., аспирант
Московский государственный университет экономики
Современные операционные системы до сих пор опираются на архитектурные принципы и решения, заложенные еще в начале своего развития.
В то время их выбор был обоснован состоянием развития вычислительных машин и их стоимостью, в пользу

обеспечения максимальной эффективности и плотности

реализации, уменьшения любых накладных вычислительных расходов.
В настоящее время ситуация значительно изменилась, но по-прежнему используются принципы, которые

уже не являются адекватными по отношению к текущему

состоянию развития. Прежде всего, речь идет об общем

подходе к проектированию и реализации операционных

систем в пользу обеспечения надежности и отказоустойчивости.
В настоящей статье проводится анализ некоторых из

современных подходов к повышению отказоустойчивости

ОС.
Использовать подход на основе изоляции драйверов

предлагают Свифт и Бершад. Ими была создана прото-

типная подсистема, получившая название Nоок5 [1].
Nоок5 — это подсистема монолитного ядра, которая

позволяет расширениям ядра, таким как динамические

драйверы устройств и драйверы файловых систем, выполняться изолированно в ядре операционной системы.
В традиционном монолитном ядре любая ошибка

в драйвере может повредить важные структуры ядра.

Чтобы уменьшить риск последствий ошибок, Nоок5 позволяет выполнять драйверы в особых областях, для которых устанавливаются ограничения записи в адресном

пространстве ядра.
Nоок5 отслеживает все попытки доступа или произошедшие сбои, и обеспечивает возможность автоматического восстановления.
В своем подходе авторы не предлагают разрабатывать

новую системную архитектуру, а напротив — улучшить

надежность существующих систем, главным образом

уменьшив вероятность фатальных сбоев, связанных с

системными драйверами.
Авторами выделяются три ключевых принципа, которым соответствует Nоок5.
Во-первых — совместимость. Архитектура должна
быть совместима с существующими системами и расширениями, либо с минимальными изменениями.
Во-вторых — изоляция сбоев. Архитектура должна

строиться таким образом, чтобы изолировать важные

структуры ядра от ошибок в системных расширениях и

драйверах.
И, в-третьих — самовосстановление. Архитектура

должна поддерживать автоматическое восстановление

после сбоев.
В предлагаемой подсистеме можно выделить несколько ключевых элементов: менеджер изоляции и восстановления (см. рис. 1).
Каждый драйвер выполняется в своем собственном

контексте исполнения с привилегиями уровня ядра, но

с ограниченным доступом записи к определенной части

адресного пространства. В задачи менеджера изоляции

входят две задачи. Первая — это распределение и учет используемых контекстов исполнения драйверов, а вторая —

контроль доступа между контекстами исполнения и сервисами ядра.
Если происходит сбой в драйвере устройства или

другом подконтрольном расширении ядра, подсистема

изоляции в состоянии определить источник сбоя до контекста исполнения (который является текущим) и драйвера. Также предусматриваются локализации и мониторинг системных обращений и потребляемых ресурсов.
При возникновении сбоя и локализации источника

происходит остановка текущего контекста выполнения

драйвера и начинает работу система самовосстановления,

которая состоит из двух частей: менеджера восстановления и агента восстановления.
Менеджер восстановления выполняет низкоуровневые операции, такие как отключение прерываний для

устройства, вызвавшего сбой. Далее вызывается специальный агент восстановления, который реализуется как

обычный процесс в пространстве пользователя.
Агент самовосстановления, согласно определенной политике относительно сбоев в конкретных драйверах, может

выполнять специфичные действия по восстановлению и

оповещению. Восстановление работоспособности драйвера осуществляется путем полной выгрузки динамического модуля драйвера из ядра и загрузки его заново.
--------------- page: 154 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
Пространство
пользователя
Агент

воетановлепия
Рис . 1. Организация подсистемы изоляции драйверов
Для тестирования подсистемы изоляции ^окз в ядре

ОС Ьтих и эмуляции ошибок авторы намеренно внесли

ошибки в некоторые драйверы устройств общим количеством 365 изменений. Эффективность подсистемы изоляции составила при этом 99%, 360 из ошибок были изолированы. Однако на системе без подсистемы изоляции

драйверов все 365 случаев привели к сбою в системе.
Накладные расходы, связанные с работой подсистемой

изоляции и механизмом восстановления, варьировались

от 10% до 60%.
Системы, построенные на языках, использующих

безопасные типы данных
Следующим развивающимся современным подходом

к построению надежных систем является идея использования языков, использующих безопасные типы.
Использование типо-безопасных языков программирования позволяет избежать некоторых традиционных

проблем, связанных с таким языками как Си и Си+ + .
Такие языки, как правило, имеют более формальный,

несколько ограничивающий диалект, который в частности

может запрещать использование указателей на память,

оставляя возможность работы с явно выделенными и определенными объектами, доступ к которым осуществляется по ссылкам.
Одним из важных отличий от традиционных языков

является то, что таким языкам необходима специальная

среда выполнения.
Среда выполнения обычно сочетает в себе компилятор,

виртуальную машину, менеджер управления памятью и
динамической оптимизации, верификатор, различные

унифицированные классы языка в привязке к сервисам

конкретной операционной системы.
Использование компилятора, как части общей среды

выполнения, нашло широкое применение в современных

интерпретируемых языках программирования.
Одной из возможностей использования встроенного

компилятора может заключаться в возможности генерации

кода непосредственно вовремя работы среды выполнения.
Такой подход представляет интерес для возможности

динамического создания и изменения структуры кода,

или использования мета-рефлексивных процедур [2].

Также одной из важных особенностей интерпретируемых

языков является снижение сложности программирования

в целом и уменьшение временных затрат на разработку и

программирование кода.
В задачи виртуальной машины входит динамическое

выполнение и интерпретирование специальных машинных команд (байткода). Одной из важных задач виртуальной машины является динамическая проверка границ

доступа к массивам данных и объектам.
Особенно важно выделить тот факт, что использование

виртуальных машин позволяет легко идентифицировать

источники ошибок и создавать подконтрольную среду выполнения, толерантную к сбоям.
Поэтому использование виртуальных машин и специальных языков сред должно рассматриваться как одно из

ключевых направлений в изучении и проектировании отказоустойчивых архитектур.
Для решения проблемы «утечки памяти» и упрощения

процедур управления в современных языках программи
--------------- page: 155 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
рования используются так называемые «сборщики мусора», которые освобождают программиста от необходимости освобождать объекты и выполняют управление

памятью в автоматическом режиме.
Очевидно, что такой подход в целом накладывает значительные накладные расходы, по сравнению с выполнением программ на родном машинном языке[3, 4].
Для улучшения этой ситуации была создана динамическая ЛТ (ЛизЫп-Тте) компиляция, суть котором заключается в том, что байткод виртуальной машины компилируется в машинные команды родной машины, после

чего исполняется как обычная программа[5].
Задача верификатора заключается в предварительном,

статическом анализе байткода виртуальной машины на

предмет ошибок и несоответствий по различным эвристическим правилам[6].
Также работа верификатора может повысить производительность и упростить работу виртуальной машины,

поскольку множество проверок выполняется до исполнения кода и уже не требуется на момент непосредственного выполнения.
Из систем, построенных на использовании типо-бе-

зопасного языка программирования, можно выделить,

прежде всего, построенные на языке Лауа (ЛауаОЗ, Жоёе,

ЛХ), и ОЬегоп системах (В1иеЬоШе, ОЬегоп, ХО/2), использующих язык Оберон, а также на специальном диалекте языка С#, используемом в новой операционной

системе 8тди1ап1у[7] от компании Мюгозой.
Привлекательной чертой подхода, использующего специальные языки программирования в целом, заключается

в том, что появляется очень большая свобода реализации

и значительно повышается степень контроля исполнения

в сравнении с аппаратной защитой.
Например, контроль вызовов объектов может осуществляться динамически, таким образом создавая привлекательную и изящную платформу для адекватной реализаций политик информационной безопасности в

системе.
Семантику языка можно расширить, позволяя реализовать множество системных функций простым образом,

например, передачу сообщений, создание потоков ядра,

синхронизацию, специализированное управление ресурсами, безопасность и другие.
Также можно повысить стабильность системы, введя

средства повышения отказоустойчивости, в частности,

транзакционное кэширование критических структур

данных, которое хорошо сочетается с персистентным состоянием объектов и с общей идеологией подхода с применением специализированного языка программирования.
Подходы к повышению отказоустойчивости

операционных систем
Можно выделить несколько факторов способствующих повышению стабильности и надежности операционных систем, которые можно было бы принять во внимание при исследовании и изначальном проектировании

архитектуры и системы в целом.
Во-первых, нужно выделить необходимость использования специального системного типо-безопасного

языка программирования, который бы помимо общих,

стандартных конструкций поддерживал бы более высокоуровневые механизмы, например межпроцессные

коммуникации, механизмы, повышающие информационную безопасность в целом, контроль выполнения,

конструкции позволяющие изолировать системные

сбои.
Другими словами, свести многие стандартные механизмы и примитивы работы, реализуемые в операционных систем сразу на уровень специализированного системного языка.
Во-вторых, необходимо кардинально пересмотреть

принципы построения системной архитектуры. Проблемы

микроядерной архитектуры могут быть частично решены

пересмотрением общих, классических принципов организации этой архитектуры.
В частности, повышение производительности межпроцессных коммуникаций и, следовательно, всей системы в

целом может быть осуществлено с помощью отказа от использования множества различных контекстов защиты и

помещением всего функционала системы в единое контролируемое пространство.
Для организации защиты между элементами в системе,

вместо аппаратной защиты нужно использовать защиту

программную, которая должна реализоваться на уровне

системного языка программирования.
Очевидно, также, что это пространство должно разделяться логически, например с помощью использования

различных пространств имен в системном языке программирования.
В-третьих, необходимо спроектировать специальные

методы повышающие отказоустойчивость и предоставляющие возможность программным путем производить

восстановление после сбоев. Среди подобных методов в

общем можно выделить:
Использование дублирующих объектов, при возникновении сбоев в объекте обработки, этот объект мог

бы, прозрачным для системы образом, быть заменен на

безопасную версию.
Использование контрольных точек самовосстановления, возможность использования специальных

контрольных точек в которые состояние объекты бы сохранялось. При возникновении сбоев, можно было бы

восстановить прошлое состояние объекта.
Использование различных версий алгоритмов,

возможность локального объявления однотипных алгоритмов, если при обработке одного алгоритма случается сбой, управление передавалось бы на другой алгоритм.
Использование специальных программных доменов

отказоустойчивости, или другими словами, возможность объявления иерархических сущностей, которые бы
--------------- page: 156 -----------
учёный
Международная заочная научная конференция
адекватно могли отреагировать на ситуацию сбоя в системе, и предпринять соответствующие действия по восстановлению нормальной работы.
Очевидно, что все вышеперечисленные средства

должны быть также реализованы на уровне системного языка операционной системы. Чтобы добиться описанной функциональности и программного контроля над

выполнением такого уровня, для этого должна быть создана специальная среда выполнения языка, выполняющая программный код в специальных контекстах виртуальной машины.
Другими словами классическая операционная система

должна рассматриваться как среда выполнения для языка

программирования этой системы.
Все вышеизложенные предложения, помимо архитектурных особенностей в целом, способствуют тому, что

необходимо исследовать методики программирования и

новые языковые сущности для обеспечения отказоустойчивости, локализации и изоляции сбоев.
Еще очень существенной возможностью является контроль доступа в подобной среде, появляются возможность

в принципе контролировать любые обращения и операции между объектами. Таким образом, создавая политики безопасности системы очень высокого уровня, поддерживающие мандатные режимы контроля.
Что же касательно производительности подобной системы, современные реализации динамической компиляции ЛТ, позволяют добиться хорошей практически

идентичной производительности в сравнении со статической машинной компиляцией[8].
Заключение
В настоящее время нами был получен положительный

опыт разработки операционной системы построенной на

так называмой «безъядерной» архитектуре.
В основе этой архитектуры лежит многоуровневая модульность, позволяющая разбить все системные компоненты на независимые программные компоненты, динамически компонуемые при начальной инициализации.

На основе полученного опыта, была развита концепция

единой отказоустойчивой среды выполнения[9]. Создан

специализированный язык программирования и среда вы-

полнения[10]. В настоящее время происходит адаптация

предлагаемых подходов к современным требованиям и их

аппробация.
Литература
1.
ШазЬтдЬп, 2003.
2.
3.
4.
Штегз!а! ^еп, Аиз!па, 1996.
5.
6.
// Щ1ЗА 1996 Р1 1063
7.
8.
ТК-2005-135.
9.
МЭСИ №6
10.
трудов НТЦ РУП МЭСИ №6
доменный подход к повышению отказоустойчивости систем выполнения
Симоненко Д.Н., аспирант
Московский государственный университет экономики
Довольно актуальной в наше время считается проблема отказоустойчивости систем выполнения, таких

как операционные системы и среды выполнения языков

программирования. Эта проблема носит комплексный

характер, поэтому целесообразно рассматривать её на

разных уровнях проектирования.
Прежде всего, проблема отказоустойчивости — это

проблема контроля исполнения и локации. Здесь можно

пойти по двум путям — аппаратно-программному и программному.
В первом случае, реализация может рассматриваться

на примере архитектуры, близкой к микроядерной, но при
--------------- page: 157 -----------
«Технические науки: проблемы и перспективы». Санкт-Петербург, 2011
этом имеющей более детализированный характер (нап